1引言

開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源。隨著電力電子技術的發展和創新，開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源[1]，更促進了開關電源技術的迅速發展。本文設計雙路并聯電流可調開關電源，可更好的滿足以上場合應用需求，為開關電源提供了廣闊的發展空間，對開關電源的發展與應用在節約能源、節約資源及保護環境方面都具有重要的意義。

2系統總體方案設計

2.1 DC/DC變換器穩壓方法的選擇

DC/DC變換器的穩壓方法有兩種方案：

（1）利用PWM控制IGBT[2]的關斷降低輸出電壓的大小，電路較復雜；

（2）采用LM2596芯片進行電壓轉換。

由于LM2596是3A電流輸出降壓開關型集成穩壓芯片，只需極少的外圍器件便可構成高效穩壓電路。因此本方案選擇（2）。

2.2 5V電壓變換的實現

采用芯片MC34063，該芯片可將40V以下的電壓轉換成5V的電壓，輸出電流能達到1.5A，滿足單片機和檢測電路的供電要求。

2.3 電流電壓檢測

2.3.1電流檢測方案的選擇

電流檢測有以下兩種方案可選擇。

（1）采用霍爾電流傳感器

采用霍爾傳感器測量直流電流是切實可行的，但是霍爾傳感器在測量小電流時存在一定的誤差，精度不高。

（2）采樣康銅絲計算測量電阻

系統要求電流源輸出電流范圍為20mA~2000mA。當輸出電流為2000mA時，若取采樣電阻為0.5Ω，則采樣電阻上產生的功率為2W，這將導致采樣電阻發熱，電阻阻值發生改變，使得電流給定值與實測值之間產生很大誤差。康銅絲的電阻溫度系數比較小，因此系統選用康銅絲作為采樣電阻，用多根較粗的康銅絲并聯，同時用風扇給電阻降溫，以降低溫漂，保持采樣電阻阻值恒定。本方案選擇（2）。

2.3.2電壓檢測方案選擇

電壓檢測有以下兩種方案可選擇。

（1）采用霍爾電壓傳感器

采用霍爾電壓傳感器，電流太小時要求傳感器內部線圈較多，而且精度不高，受基準電壓的限制無法測量高壓。

（2）采用分壓法測電壓

采用分壓法時，精度滿足，電路簡單。本方案選擇（2）。

2.4 均流方法

均流方法有以下兩種方案可選擇。

（1）采用專用的均流芯片UC3902。

（2）采用MOSFET進行PWM斬流。

采用專門的芯片時，只能進行均流，不能進行后面的電流分配。采用MOSFET進行PWM斬流，即能滿足均流要求，又能滿足后面的電流分配要求，且電路簡單，成本低，功耗低。所以選擇方案（2）。

2.5 過流保護

過流保護有以下兩種方案可選擇。

（1）采用自恢復保險絲。

（2）單片機監控，繼電器控制通斷。

采用自恢復保險絲時，只能開斷固定電流值。采用單片機控制繼電器時，開以通斷比較大范圍的電流值。所以選擇方案（2）。

2.6 理論分析與計算

2.6.1 DC/DC電壓變換計算

由斬波電壓計算公式（1）得到電阻R2的計算公式（2）。

（1）

（2）

基準電壓為3.3V，取R1為430Ω，則R2為610Ω，為了更精確反饋，我們選用了10kΩ可調變阻器。

2.6.2 電流分配計算

電流分配是按電流的占空比來計算的。當改變負載變阻值總的電流達到1A時，電流的占空比為1:1，電源1和電源2的電流比符合1:1；當改變負載變阻值檢測到電流為1.5A時，電源1和電源2電流的占空比為1:2；當改變負載變阻值電流值為1.5A-3.5A時，占空比設為1:4，電源1和電源2的電流比符合1:4；當改變負載變阻值電流為4A時，占空比設為1:1，電源1和電源2的電流比符合1:1。

3 硬件電路設計

3.1 DC/DC電路

輸入+24V直流電，經芯片2片LM2596使電壓變為穩定的雙路+8V直流電壓，電路如圖1所示。

圖1 24V轉8V電路

3.2 24V/ 5V電路

該電路可將+24V電壓轉換成+5V電壓，給單片機和測量模塊供電，如圖2所示。

圖2 24V/5V電路

3.3 PWM斬波電路

通過控制單片機輸出PWM[3]的占空比控制電流的輸出量，達到控制電流的目的，如圖3所示。

圖3 PWM斬波電路

3.4 單片機電路

該電路為主控電路，進行信號的處理，如圖4所示。

圖4 單片機最小系統電路

3.5 顯示電路

該電路能進行相關信息的顯示，對整個電路的功率消耗及運行情況進行顯示，如圖5所示。

圖5 顯示電路

3.6 電壓檢測電路

通過分壓法進行電壓檢測，如圖6所示。

圖6 電壓檢測電路

3.7 電流檢測

通過康銅絲兩端電壓測電路電流，如圖7所示。

圖7 電流檢測電路

4 軟件實現流程

通過單片機輸出PWM波形改變電流輸出[4]，是指按一定比例顯示。調節電流有兩種方式，一種是自動調節根據一定負載兩電源輸出電流為1:1和1:1.5，另一種調節方式是通過按鍵手動調節電流輸出比例（此調節優先級高于自動方式）圖8。

圖8 程序控制時序

5電路性能參數測試結果

電路性能參數測試結果列于以下各表。

表1電源輸出電壓

表2供電系統的效率

表3 電流之和為I=1.0A 且按I:I =1:1模式自動分配電流

表4 電流之和為I=1.5A 且按I:I = 1:2模式自動分配電流

表5 電流可在（0.5~2.0）A范圍內按指定的比例自動分配

表6輸出電流之和為I =4.0A且按 I :I =1:1 模式自動分配電流

6結語

本文設計了一個雙電源供電系統，每一路輸出穩定電壓，電流可以通過PWM和PID控制實現按相應比例平滑可調，輸出效率高于80%。實現了DC/DC變化的高效傳輸[5]，通過對電壓電流的檢測用PWM和PID閉環控制實現了電流的均流控制且效果穩定，實用性強有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 陳大欽編.電子技術基礎實驗(第二版)[M].湖北:機械工業出版社.2001

[2] 閻石主編.數字電子技術基礎（第五版）[M].北京:高等教育出版社.2005

[3] 張俊謨.單片機中級教程原理與應用. [M].2008.6.

[4] 郭惠.吳迅編著.單片機C語言程序設計完全自學手冊.電子工業出版社.2008

[5] 康華光.鄒壽彬編.電子技術基礎模擬部分（第四版）[M].北京: 高等教育出版社.2005■