题目题目：：直流均流电源直流均流电源指导教师：钟洪声 崔红玲 杨忠孝队员及年级：张林2006级 管锐2006级 黄柯 2006级学校及院系：电子科技大学 微电子与固体电子学院摘要摘要: : 系统采用开关电源芯片TPS5430为核心制作两路稳压电源.两路电源可独立、并联使用。

两路电源并联时，利用电流反馈控制技术，通过运放的动态调节实现自动均流。

采用超低功耗单片机MSP430FG4618作为系统主控制电路。

系统输出电压在4.5V～5.5V 之间连续可调；两路电源并联，在满载时,电流差低于0.1%；单路、双路并联时工作效率可达90%；满载时纹波均低于15mV；具有过流保护，无线电发射、接受模块，实现报警功能，故障解除后电路自动恢复正常工作；系统具有液晶实时显示电流、环境温度、时间等功能。

关键词关键词：：电流反馈，MSP430FG4618，TPS5430Abstract Abstract：：Switching power supply system is based on TPS5430, a TI switching power supply chip. This system has two independent power supply, which enables it to work independently and parallelly. When in parallel, it uses operational amplifier to reach the goal of adjusting the load current automatically. It adopts the low-costing MSP430FG4618(an MCU) to be the main control part of the system.The output voltage of this power supply can be adjusted between 4.5V and 5.5V constantly.When working in parallel, it can reach the functions as below. The difference between the current is below 0.1%(full load). The efficient can reach 90% when working either indepently or in parallel. And the output ripple is below 15mV(full load). In addition, the system has the functions of over current protection, radio emission and receiver module, which can warn people if there is an emergency. Once the problem has been settled, the system can go back to normal automatically. This system has an LCD to show the current, ambient temperature and time.Keyword: Current Negative Feedback, MSP430FG4618，TPS5430一、 作品简介作品简介+V o1+V o2本作品实现两路电源均分电流，具有均流效果好、电源效率高、纹波小等特点。

指标要求：1.单路工作时，输出电压4.5V-5.5V 可调，最大输出电流1A。

2.单路工作时，负载调整率低于0.5%。

（典型输出5V 时，负载从10%到100%）3.单路工作时，电源效率在80%以上（80%负载时测量），纹波低于100mV（满载时测量）。

4.两路并联工作时，最大输出电流2A。

5.两路并联工作时，可实现自动均分电流，两路相差低于5%。

二、作品实现1. 1. 设计方案论证设计方案论证设计方案论证如图1，系统总体结构。

根据题目要求，电路分为三部分：功率变换、DC/DC 转换、并联均流控制。

图1 系统结构(1) 主回路方案选择与论证主回路方案选择与论证方案一方案一：：反激式DC/DC 变换器变换器 如图2，开关管（Tr）导通时，变压器蓄积能量，截止时输出能量。

反激式电路优点是：结构简单、外围元件少，不需要扼流圈和续流二极管。

输出电压可通过公式（1）求得。

并联时，由于是利用一个PWM 控制器（如TL494）同时控制了两路，两路的开关管在高频下始终是同时导通和关断的，所以电容上始终保持同时充电和放电，因此并联时两路电流始终保持相等；缺点是：变压器存 在漏感，将在原边形成很大电压尖峰，可能击穿开关器件；负载调整率差；电源效率低；能量由变压器T 储存，体积较大，而且需要开气隙。

in V v ⋅ ……公式（1）方案二方案二：：非隔离式降压型DC/DC 变换器变换器（（BUCK BUCK））如图3，开关管（Tr）导通时，对电感进行充电；开关管（Tr）断开时，通过续流二极管向负载供电，输出电压可通过公式（2）求得。

两路并联使用时，由于储能电感是绕在同一磁芯上，所以两电感上电流会在磁芯中磁场的作用下始终保持相等。

该方案较方案一在负载调整率上有了很大提高，而且均流效果好、效率高。

但是两路是由同一个PWM 控制器（如TL494）控制一个开关管，而且两路电流通过磁芯锁在一起，所以两路独立工作时彼此会相互影响。

sON 0in OFFON nT =V n T T v p +⋅⋅ ……公式（2）+V in+o1+o2图3 降压型DC/DC方案三方案三：：开关电源芯片TPS5430DC/DC 转换电路使用开关电源芯片TPS5430,其输出电压可调，最大输出电流可达3A，电源效率在90%以上，负载调整率低于0.1%,纹波低于30mV。

TPS5430可接入电压负反馈，使输出电压稳定。

同时它的使能端E NA，可以用来做过流保护。

TPS5430外围连接电路简单、稳定性好，对器件和环境的依赖性小。

综合考虑，我们选择了方案三制作主电路。

(2) (2) 均流控制方案选择与论证均流控制方案选择与论证均流控制方案选择与论证方案一方案一：：均流芯片UC3902UC3902如图4，UC3902是在两路地线上各串联一精密采样电组R sence，再将其两端电压供给各自电路的均流芯片。

均流芯片的反馈脚AD J 与各自电路TPS5430的反馈脚VSNS 相连，通过AD J 引脚来调整各自电路，实现自动均流，电路简单。

但是，地线上串接的电阻会严重影响电路的负载调整率，而芯片内部结构决定了采样电阻只能接在地线上方案二方案二：：均流芯片UCC29002UCC29002UCC29002与UC2902的功能以及性能上基本一致，不同的是采样电阻可以接在TPS5430调节输出电压的电位器之前，因而不会影响电路的负载调整率。

但UCC39002外部电路复杂，需要连接的外围元件较多，对器件有很大的依赖性，因此存在的很多不稳定因素。

图4 均流芯片(UC2902)方案三方案三：：运放反馈实现均流如图5，两路并联使用时，电路可分为主从两路。

在两路的输出端各串接一精密采样电阻，用低功耗精密仪放INA118将两电阻两端电压进行放大后供给运放两输入端，运放输出端反馈到从路TPS5430反馈脚VSNS。

通过运放的比较、反馈实现自动均流。

为了不影响负载调整率，采样电阻必须接在TPS5430调节输出电压的电位器之前。

运放的失调电压是影响均流效果的主要因素，所以应使用低失调电压运放。

5V图5 运放比较、反馈实现均流综合考虑，我们选择了方案三。

方案三电路简单、均流效果好、功耗低，而且电路性能稳定。

（3） 提高效率的方法提高效率的方法A. 选用阻值较小的采样电阻，减小采样电阻上的损耗。

B . 续流二极管选用低压降的肖特基二极管，降低续流损耗。

C. 改善电感的绕制工艺，使用多股铜线并绕，降低趋肤效应和铜损。

D. 在调试的过程中发现较高或较低的供电电压都会降低DC/DC 转换的效率，经过反复测试，选定输入电压为7.9V。

（4） 改善负载调整率的方法改善负载调整率的方法A. TPS5430的输出电压是相对于它芯片的地而言，所以输出端的地要和芯片的地(V-)直接用导线连接，而且导线上不能流有大电流。

B . TPS5430外围连接电路具有很强的电压反馈，输出电压非常稳定。

改善负载调整率的方法是加粗输出端导线、地线，减小它们阻值，从而减小导线损耗。

2. 2. 理论分析理论分析理论分析（1） 前端供电系统前端供电系统前端供电系统应题目要求，通过工频变压器将市电转为直流为后端供电，考虑到DC/DC 转换后纹波和均流效果，供电部分使用了纹波系数很小的EZ 1084。

市电经变压器、整流桥后作为EZ 1084的输入端，通过电位器调节EZ 1084输出电压，为后端供电。

（2） DC/DC 转换系统转换系统如图6，本系统中使用了TI 公司提供的开关电源芯片TPS5430，将前端电压装换为4.5V～5.5V 连续可调的稳压电源。

两路中的元器件应尽量一样，续流二极管选用低压降1N5822型肖特基二极管。

图6中的电感L1可通过公式（3）计算:(max)(max)1max ()()IN OUT IN IND OUT SWout V V V L V K I F −×≥××× ……公式（3）公式（3）中的INDK =0.2，SW F =500KHz 是开关电源的工作频率。

155(155)18150.22510uH L ×−≥≈××××这里电感起储能作用，电感量不能太小，太小会引起电感的磁饱和；电感量太大电感上会有很大的铜损和铁损，而且电感大，铜线匝数多，电阻大，损耗也大。

综合考虑，这里电感量取45u H 。

输出纹波峰峰值可通过公式（4）计算：2()()()IN MAX OUT IN MAX OUT PP OUT SWESR V V V V V L F −××=×× ……公式（4） 公式（4）中E S R=40m Ω、L OUT =45 u H 、SW F =500KHz ，可求得V PP ≈5mV。

输出电压Vout 可通过公式(5)计算：2321.221()out V R R R =×+ ……公式（5） R 2、R 3如图所示，由公式（5）可知输出电压在1.221V～6.308V 连续可调。