DC—DC開關電源模塊并聯供電技術方案

摘 要：隨著科技快速發展，開關電源應用越來越廣泛，目前采用單一集中式電源供電較多，多種輸出參數難以滿足要求。文章提出了一種DC-DC開關電源模塊并聯供電系統技術方案。兩路DC-DC變化器采用BUCK結構，MOS管代替二極管續流，采樣模塊實時監測輸出電壓電流，PID算法、閉環控制實現均流，該方案具有體積小、供電效率高、抗干擾能力強等優點，可推廣應用。

關鍵詞：DC-DC；同步整流；BUCK結構；續流；均流技術

1 系統方案整體結構

該系統方案主要由兩個BUCK變換器構成的DC-DC降壓式電路、主控電路、采樣電路、驅動電路以及PWM模塊組成。主控芯片通過采樣得到的電壓電流參數來控制輸出PWM波的占空比，進而控制開關管的開關頻率，閉環控制電流電壓，使其穩定輸出。提高了供電的效率和穩定性。系統方案框圖如圖1所示。

2 各模塊的設計與實現

2.1 DC-DC模塊

系統方案的DC-DC模塊采用是兩個相同的BUCK拓撲結構，并且使電感始終工作在電流連續狀態，否則閉環穩壓時易振蕩。另外，為了降低電路損耗，本系統方案選用導通電阻較低的開關管IRF3205（額定電流110A，耐壓達55V，導通電阻小于8毫歐）。

對于BUCK電路濾波電感L1的計算如下：

為使輸出電流連續且穩定，本設計選擇L1=800uh。為了避免電感飽和，且更好地實現電感的儲能功能，本設計選用外徑為4.8cm的鐵粉磁環繞制電感。由于電流可高達2-3A，為了降低電感線圈的發熱損耗，選用2股直徑為0.64mm的漆包線繞制。

2.2 MOS管驅動電路設計

如圖3所示，MOS管驅動電路選用具有波形互補的可編程芯片IR2104，PWM波從2腳輸入，HO和LO輸出兩路反相的PWM分 別控制兩個MOS管的開斷。

D5和C1/C2為自舉二極管和自舉電容，兩者串聯起到電流配合的作用實現電壓自舉，抬高VS的電位，使輸出的PWM更穩定，同時二極管起到防止電流倒灌的作用。

2.3 電流采樣電路

如圖4所示，該部分選擇高邊電流采樣的方案，高邊電流采樣要求放大器必須具備大動態輸入范圍以及高共模抑制比，所以采用TI公司專用高邊電流采樣芯片INA282；采樣電阻選擇耐高溫，溫度系數小，精度可控的康銅絲電阻。

INA282的增益為50，采樣電阻阻值為RS，反饋電壓為：

VIFB=50×RS×I0

考慮到單片機ADC的采樣范圍為0～2.5V，對應0～2.5A，根據公式可知RS=10毫歐。

2.4 過流保護電路

過流保護是由電流采樣電阻、運算放大電路及保護電路組成。主要是通過運算放大電路采取采樣電阻兩端的電壓，從而可以間接知道電阻兩端的電流，利用LM358比較器，設定電路的閾值當電路中的電流值超過了指定的閾值時，此時整個電路的供電就斷開了，從而起到了保護作用。

3 均流技術-PID算法

采樣DC/DC模塊1的輸出電流I1，反饋控制DC/DC模塊1的開關PWM波，使DC/DC模塊1輸出電流I1維持一固定值；采樣負載兩端電壓V0，反饋控制DC/DC模塊2的開關PWM波，是負載兩端電壓為定值V0。在負載電阻一定時，由于負載電壓穩定，輸出總電流I一定，又因DC/DC模塊1的輸出電流I1穩定，故可以確定DC/DC模塊2的輸出電流I2。從而可以實現均流的目的。

4 結束語

文章提出了一種DC-DC開關電源模塊并聯供電系統的技術方案，該設計方案采用多模塊并聯操作可以很好的解決市場上單一集中式電源；從實際的測試數據中，電路的供電效率達到了97.21%；電流的分配效果非常精準，可以很好的利用在開關電源的行業，電路結構簡單，利用率高，具有很好的推廣前景。

參考文獻

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*通訊作者（指導教師）：胡安正，湖北文理學院 物理與電子工程學院。