开关电源模块范文精选

摘 要：随着科技快速发展，开关电源应用越来越广泛，目前采用单一集中式电源供电较多，多种输出参数难以满足要求。文章提出了一种DC-DC开关电源模块并联供电系统技术方案。两路DC-DC变化器采用BUCK结构，MOS管代替二极管续流，采样模块实时监测输出电压电流，PID算法、闭环控制实现均流，该方案具有体积小、供电效率高、抗干扰能力强等优点，可推广应用。

关键词：DC-DC；同步整流；BUCK结构；续流；均流技术

1 系统方案整体结构

该系统方案主要由两个BUCK变换器构成的DC-DC降压式电路、主控电路、采样电路、驱动电路以及PWM模块组成。主控芯片通过采样得到的电压电流参数来控制输出PWM波的占空比，进而控制开关管的开关频率，闭环控制电流电压，使其稳定输出。提高了供电的效率和稳定性。系统方案框图如图1所示。

2 各模块的设计与实现

2.1 DC-DC模块

系统方案的DC-DC模块采用是两个相同的BUCK拓扑结构，并且使电感始终工作在电流连续状态，否则闭环稳压时易振荡。另外，为了降低电路损耗，本系统方案选用导通电阻较低的开关管IRF3205（额定电流110A，耐压达55V，导通电阻小于8毫欧）。

对于BUCK电路滤波电感L1的计算如下：

【摘 要】选用开关电源芯片 LM2596和 load sharing芯片 UCC29002，并选用两片 load sharing芯片 UCC29002的配合使用，通过调节上路电路中连接在UCC29002电位器，使上下两路对称，实现自动均流。并由单片机监控调节，确保电路安全，灵活变换。

【关键词】LM2596；UCC29002；反馈

1 系统整体设计方案

系统整体如图1所示。

图 1 系统整体框图

2 主要模块设计方案

2.1 供电系统

桥式整流电路的工作原理如图2：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz、D3通电回路，在Rfz，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。

摘要：本文采用低功耗单片机MSP430制作的两路并联供电系统，运用集成芯片LM2596转换输出电压8V，功率为16W，转换效率在65%以上，最大电流可达4.5A；两DC/DC模块的电流比可以自动调节，误差在2%内。经测试，基本部分和部分发挥部分的各项指标均符合要求。

关键词：MSP430；开关电源；并联DC/DC；电流调节

中图分类号：TP368 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-01

Switching Power Supply Modules Parallel Power Supply System on MSP430 MCU

Xue Xiao1,2

(1.Nanyang Polytechnic,Nanyang473000,China;2.China University of Geosciences,Wuhan430074,China)

Abstract:In this paper,low-power MSP430 microcontrollers produced by two parallel power supply system,the use of integrated chip LM2596 converter output voltage 8V,power of 16W,the conversion efficiency of 65%,and maximum current up to 4.5A;two DC/DC module the current ratio can be automatically adjusted within 2%error.After testing, the basic part and the part played some of the indicators are in line with requirements.

Keywords:MSP430;Switching Power;Parallel supply DC/DC;Current regulator

【摘要】本设计采用两个模块组成：单片机控制电路，DC/DC转换模块，其中，DC/DC模块以UC3842产生PWM信号，对输出进行控制，使之电压稳定输出。单片机内部AD进行信号采样，同时使用DA进行闭环控制，使整个系统精度提高。选用DC/DC模块电源可以大大地简化电路设计和调试，可以将信号送至单片机，再通过脉冲宽度调制（PWM）和反馈控制DC模块。利用脉冲宽度调制的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模变换。同时，使用液晶显示使其输出显示在液晶屏上。

【关键词】单片机；反馈；DC/DC

1.引言

近一些年来，随着微电子技术和工艺、磁性材料科学以及烧结加工工艺与其它边沿技术科学的不断改进和快速发展，开关稳压技术，有了突破性进展，并且由此也产生了许多能提高人们生活水平和改善人们工作和学习条件的新工艺产品，如电动自行车，逆变焊机等设备。开关稳压电源以其独有的体积小、效率高、重量轻、输出形式多样化、功率因数大，稳压范围宽等优点已经涉及到了与电有关的所有领域。在这个领域之中，开关稳压电源已取代前级线性稳压电源和前级相控开关电源，此外，开关稳压电源技术和实用技术产品出现后，使得许多电子产品所采用的电池供电成为可能，是许多电子产品微型化和小型化后变为便携式产品成为可能。所以开关稳压电源成为各种电子设备和系统高效率、安全可靠运行、低功耗的关键，同时开关稳压电源技术已成为电子技术中备受人们关注的科技领域。

2.方案设计与比较

2.1 方案论证

方案一：题目要求设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。由题目已知，采用TI公司的脉宽调制控制器UC3843作为BUCK型拓扑的PWM控制芯片。UC3843集成电路的一般特性及由它组成小功率开关电源的方法。它是通过高性能固定频率电流模式的控制器专为离线和直流变换器应用所设计的，只需要最少外部元件就能获得成本效益高的方案。电流工作频率能到500KHZ，能进行温度补偿的参考电流取样比较器，精确的占空比控制和大电流图腾柱式输出是驱动MOSET管得理想元器件，并且UC3843具有自动锁存脉宽调制的功能有利于电流比的设定。

优点：以MSP430单片机为主控制器和PWM信号发生器，能根据反馈信号对PWM信号做出调整，从而实现稳压输出。系统输出电压8.0+0.4V可调，可以通过键盘设定和步进调整，电压调整率和负载调整率低，DC/DC变换器能达到较高的效率。

摘 要：针对传统大功率电镀电源的不足，介绍了一种基于集中控制的全数字化大功率电镀电源，控制器采用DSP+FPGA的形式， DSP TMS320F28335作为主控制器负责算法，FPGA负责脉冲的分配与下发，系统采用模块化、标准化的设计，可以通过模块的叠加达到不同的功率要求，很好的实现了大功率输出和N+1冗余。由于全波整流在低压大电流中的缺陷，文章将采用全桥倍流整流软开关的主电路方式，最后成功研制了一台180KW、15KHz的样机，通过实验表明，本系统工作稳定、控制精度高、体积小、成本低。

关键词：电镀电源；集中控制；倍流整流；软开关；模块化；N+1冗余

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.210

1 引言

在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低而电流很大。由于半导体功率器件、磁芯材料等方面的原因，单台大功率开关电源在设计和制造中存在较大的困难，成本也比较高，且单台电源故障会导致整个系统瘫痪，降低了系统的可靠性。

目前，电镀电源大多采用分离的模拟器件或专用ASIC 芯片实现PWM 控制， 设备对外接口不方便， 使用不够灵活， 不易于实现智能化控制。其输出侧多采用全波整流式结构，在这种方式下变压器需要有中心抽头利用率不高而且不方便生产，输出电感也会因为大电流而使工艺变得复杂并会增加输出滤波电感和变压器的体积以及整流管上的电压应力，不利于在低压大电流场合中应用。

所以，模块化、数字化以及软开关相结合的新型电镀电源必有很好的发展前景。

本文介绍的电镀开关电源采用模块化、标准化的设计并通过并联备份实现N+1冗余，当某个模块发生故障时，自动切除故障模块，系统依旧可以正常工作，单个模块输出电压为0～24V、电流0～1500A 连续可调，文章采用5个模块并联来实现大功率输出以及N+1冗余，控制系统采用集中控制的方式，DSP负责所有模块的数据采集实时计算均流信息，FPGA负责脉冲的分配并通过光纤把触发脉冲下发到功率单元的驱动模块。主电路输出侧采用倍流整流软开关的拓扑结构，变压器和输出滤波电感的设计都得到了简化并且提高了整体效率。

【摘 要】随着通信科技技术的不断发展，通信基站需要处理的信息与日俱增，通信系统板上的集成电路规模也变得越来越大，这就为集成电路供电的电源系统有很好的性能，所以将电源模块以分布式的架构布局在基站系统板上构成开关电源模块组，是通信开关电源模块的发展必然趋势。

【关键词】通信基站；开关电源

通信基站是现代社会不可缺少的通信中转站，对于现代高度发展的通信行业，通信基站的重要性越来越突出，所以保证通信基站的正常工作也是通信行业重要的工作，而要保证通信基站的正常运作，电源的稳定显得尤为重要。本文就通信基站的开关电源模块设计进行一些研究，为通信基站的开关电源模块设计提供一些参考和思路。

1 通信基站的电源基本介绍

一般的通信基站电源开关系统只要分两类，交换局电源开关系统和基站电源开关系统。其中交换局的重要性对电源开关系统提出了非常苛刻的要求，不允许有瞬间的直流停留，一旦电源和电源开关系统发生故障导致直流停电，交换系统就会全部瘫痪。随着科技发展和移动通信对基站的要求越来越高，由于停电导致的基站瘫痪问题已经逐渐减少，一般都有预备电源为基站提供可靠的后备电源。基站的电源是保持通信基站的信号接收、发射等关键通信步骤的保证。基站的电源开关系统，必须保证每一个开关都能承受设定的电流通过并且保持长时间的运行，而基站的附加用电硬件一般都和通信硬件分开开关，以保证基站附加硬件电器故障导致跳闸时，不会影响基站的通信数据传输服务。

2 开关电源模块的基本分类

2.1 串联式开关电源

当控制开关接通的时候，开关电源就向负载输出一个脉冲宽度一定，幅度一定的脉冲电压，当控制开关关断的时候，又相当于开关电源向负载输出一个脉冲宽度一定，幅度为0的脉冲电压。控制开关不停地“接通”和“关断”，在负载两端就可以得到一个脉冲调制的输出电压。

摘 要：为了响应国家建立资源节约型的目标要求，节能降耗是各个企业在发展中必须认真考虑的一个重要环节。目前，为了提高开关电源的可靠性与稳健性，一些通信公司采用了开关电源整流模块休眠技术。文章将探讨基站开关电源模块休眠技术在节能降耗中的应用，旨在提高开关电源系统的可靠性与安全性，进而，实现通信企业节能降耗的目标。

关键词：基站；开关电源模块休眠技术；节能降耗

前言

目前，国家的经济在向节能降耗的方向稳步迈进，通信企业是我国经济重要的组成成员，肩负的节能降耗的责任与义务，同时，也是提高企业经济效益的需要，现如今，与通信设备有关的开关电源采用的是直流的方式供电，为了提高相关电源系统的稳健性与可靠性，采用整流模块冗余的配置方式，将其应用在开关电源系统中，然而，在实际的开关电源使用中对于蓄电池的使用并没有达到其额定的充电容量，导致很长的时间段内，整个整流模块的使用率较低，诚然，导致了很多电能源的浪费，另一个方面，相关的电源生产商在积极的研发相关的技术来提高电池的使用效率，进一步强调节能环保，不断的优化开关电源的内部结构，使其转换的效率进一步得到提高。与此同时，基站开关电源模块休眠技术是一种崭新的技术，其越来越广泛的应用，极大的提高了开关电源的使用及转换效率，降低了通信电源的耗能。

1 基站开关电源休眠技术原理

基站的开关电源整流模块的耗损主要有如下部分，即空载耗损、输出耗损以及带载耗损，根据相关的通信电源设备在不同的负载下一般具有不同的工作效率，一般条件下随着负载的增大开关电源设备的效率有上升的趋势。同时，在一般情况下，当整流模块工作效率达到比较高的水平，是开关电源的负载率达到40-80%范围时，另一方面，对开关电源的负载率进行提高，并且对整流模块的实际的工作数量进行减少，这样，可以降低空载的耗能，从而实现节能的目的，基站开关电源模块休眠技术依据负载的电流的大小，并且与电源系统匹配的实际的模块的容量与数量进行比较，利用智能化的相关技术，实现对整流模块的实际的使用数量进行自动化的调节，使得有一部分的电源模块处于未工作的状态，即休眠状态，同时，自动调整整流模块的负载率，使其能够达到最佳的工作负载率，最终，实现降低电源系统的空载消耗与有载的耗损，达到节能的目的。在休眠节能的模式中，模块的主电路处于未工作状态，但控制电路在工作，整个电源系统处于待机状态，当系统出现有关的异常情况时，相关的休眠模块立即进入工作状态。其次，可以根据实际的负载情况，动态的调整整流模块的数量，当负载增加到一定的程度时，可实现对休眠模块的自动唤醒，保证整个开关电源系统运行的可靠性，同时，利用相关的控制软件来实现对各个模块的休眠次序与时间进行调节，使得电源模块系统的工作处于均衡状态，因此，对各个模块的使用寿命实现了适当的延长。最后，为了进一步的提高开关电源模块的稳健性与可靠性，可采取相关的安全保护措施，防止系统在异常的情况下产生失效，其有关的安全保护措施有：当开关电源系统处于电池均充，控制器失效，模块出现故障等情况时，应该立即将模块的休眠功能关闭；当相关的异常排除以后，在开启开关电源的模块休眠功能。通过这些措施，能够有效的保护开关电源系统，使其可靠的运行。

2 实施的效果分析

国内三大电信运营商中的几万个站点中的通信电源系统模块，在东莞铭普的改造下，实现了模块的休眠功能，改造后的休眠模块技术的实际使用效果，达到了预期的目的，相关的数据如表1与2所示：

【摘要】交流电源是目前的通讯数据设备中比较常用的电源，交流电与市电的的电压、频率的需求几乎相同，不同之处就是交流电的供电质量比市电的要求高。我国目前的数据通信系统多使用UPS不间断电源进行供电，这是为了确保数据通讯设备的安全性。高频开关整流模式在通信业务中的应用具有可靠性强、稳定性好、高效率、低能耗、比较方便维护等优点，其性能符合通信电源系统的发展趋势要求。本文主要分析了高压直流的供电优势和可行性，并简述了高频开关整流模块设计。

【关键词】高压直流电;通信电源;高频开关

一、引言

数据通讯的业务发展里程比较短，发展速度比较快，前几年，通信数据设备供电的UPS不间断电源系统配置多为200 KVA以下的1+1 并机冗余系统。但是现在，信息技术的快速发展，带动了通信数据技术质的飞跃，尤其是快速发展IDC业务，使不间断大容量UPS电源系统大幅增加，400KVA 2+1并机冗余系统成为了主要的UPS 不间断电源系，其电池配备多为6V和12V。以下就是对高压直流电的可行性和优势进行分析，并且阐述通信电源中的高频开关整流模块设计。

二、高压直流电的供电可行性及优势

我国目前几乎都使用交流电220v的服务器接入UPS用电业务的电源之中，AC/DC 整流电路和AC/DC 整流电路着两部分组成了服务器的内部电源。其中，服务器的滤波器、全桥整流电路和平滑滤波等电路组成了服务器，高频逆变电路、隔离变压器和整流滤波电路等构成了DC/DC 变换电路。一般情况下，服务器允许的交流输入电压为 220 V±25%的范围内，即是165- 275V，也就是说，电容的平均电压的范围198- 330 V是整流后滤波，389 V为最高峰值电压。直流母线满足服务器工作电源要求的波动范围是在216-282V之间。此外，高压直流电源技术已经成熟的广泛地应用于通信设备中，并且已经有几十年的运行经验了，通信用高压直流电源其电压等级与电力用直流操作电源相同。因此，电力用直流操作电源系统对于通信用高压直流电源的系统设计来说，有很多可以借鉴的优点。另外，高频开关式整流器的成功运行和维护经验也有几十余年了。

高压直流电的供电优势有：

1）高压直流电在供电备份冗余上与直流-48V开关整流模块的配置几乎相同，减轻了供电系统的配置负担，只需要整流模块 N+1的并份即可（N为主用模块数量）。

摘要：随着分布式电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性日益增加。文中介绍了一种新型高频开关电源及220V/10A整流模块的实现方案。其中整流模块采用高可靠性电流型PWM整流器及全桥变换电路来分别实现三相功率因数校正和DC/DCF变换，并在模块间采用最大电流自动均流法实现自主均流。 关键词：开关电源 PWM 并联 均流 模块

1 引言

在发电厂和变电所中，为了给控制、信号、保护、自动装置、事故照明和交流不停电电源等装置供电，一般都要求有可靠的直流电源。为此，发电厂和110kV以上的变电所通常用蓄电池作为直流电源，但要求上述电源具有高度的可靠性和稳定性，并且其电源容量和电压能在最严重的事故情况下保证用电设备的可靠工作。

另外，目前由于半导体功率器件、磁性材料等方面的原因，单个开关电源模块的最大输出功率只有上千瓦，而实际应用中往往需用几十千瓦甚至几百千瓦以上的开关电源为系统供电，因此，要通过电源模块的并联运行来实现。大功率电源系统需要采用若干台开关电源并联的形式，以满足负载的功率要求。在并联系统中，每个变换器应处理较小的功率以降低应力，还应采用冗余技术来提高系统的可靠性。电源并联运行是电源产品模块化、大容量化的一个有效方法，同时也是实现组合大功率电源系统的关键。

2 常用的均流方法

由于大功率电源负载需求的增加以及分布式电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性也日益增加。但是并联的开关变换器在模块间通常需要采用均流（Current sharing）措施。它是实现大功率电源系统的关键，其目的在于保证模块间电源应力和热应力的均匀分配，防止一台或多台模块运行在电流极限（限流）状态。因为并联运行的各个模块特性并不一致，外特性好（电压调整率小）的模块可承担更多的电流，甚至过载，从而使某些外特性较差的模块运行于轻载状态，甚至基本上是空载运行。其结果必然加大了分担电流多的模块的热应力，从而降低了可靠性。

开关电源并联系统常用的均流方法有：

（1）输出阻抗法

【摘 要】中国是一个耗能大国，降低能源损耗是我国当前的国策，也是世界各国的共同认识和追求。在通信领域，通信电源系统是耗能最大的。现有些通信电源厂商开发出整流模块休眠功能的新型电源，使节能提高很大一部分，但使用范围却很小。原因是这种功能只能应用在新型电源上，而各电信运营商绝大部分的电源不可应用此技术。本文所设计的电路也具有休眠功能，但与电源厂家开发出来的休眠功能技术相比有如下特点：节能效率更好；节能涵盖范围更广，能满足所有型号的开关电源。

开关电源由交流配电、整流模块、监控单元和直流配电单元四大部分组成。整流模块是开关电源的重要部分。

配制整流模块数量的方法一般采用N+1备份。

例如一个基站的负载电流是50A、两组500AH蓄电池。蓄电池充电电流是100A（两组蓄电池充电电流，以0.1C充电），每个整流模块额定输出25A，计算整流模块个数公式为：（50A+100A）÷25A﹦6个，再加上一个备份整流模块，共是7个整流模块。

以上配置是较常见的，在理论上是合理的，但是在实际运行工程中，会造成通信电源设备损耗和能源损耗。对设备的使用寿命和电能的损耗有很大的负面影响。

原因如下：

一般电源设备都不能长时间满载工作，整流模块在长时间运行中，带载60%左右是比较合理的。

但绝大部分基站停电的机率很小，尤其是市区，有些基站运行一年也不会停电。如不考虑对蓄电池的充电，在正常运行中，只使用4个整流模块，即50A÷4个﹦12.5A，就可满足模块半载输出的合理要求。但对蓄电池充电时，（50A负载电流+100A两组蓄电池充电电流） ÷4个﹦37.5A，远远大于每个整流模块的输出。所以对蓄电池充电时，还是用7个整流模块为佳。