電子設(shè)計競賽電源專題講座課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,電源類題目專題講座,-,袁月峰,開篇箴言,-,寫在集訓(xùn)開始之前,1,你想要做什么就要去做，不要等別人去為你做什么沒有條件自己去創(chuàng)造條件，等別人去給你創(chuàng)造條件，你什么也做不出來2,參加競賽是為了你自己的成功，如果你知道理解這一點，那你就不會在乎你的付出3,成功的秘訣：大膽動手嘗試、思路靈活、善于觀察總結(jié)、扎實細致的學(xué)習(xí)電源類題目專題講座,電源題目的本質(zhì)及其特點,1.,屬于電力電子和功率電子技術(shù)方向關(guān)注電能的獲取、傳輸和轉(zhuǎn)換技術(shù)，目標是高效率的轉(zhuǎn)換和輸出我們所需的各種形式的電能2.,電源題隨屬于電力電子方向，但其本質(zhì)也隸屬于測控類題目，需測量和控制的對象參數(shù)比較單一基本上是對象的電壓、電流、頻率、相位但是難點是測量和控制的精度和控制響應(yīng)速度都非常高，控制算法有時很復(fù)雜，實時性要求非常高電路設(shè)計中的難點和關(guān)鍵較多，主要問題集中在電能轉(zhuǎn)換的主拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)的功耗和效率問題上3.,電源題功能并不難實現(xiàn)，難在是指標和參數(shù)的實現(xiàn)上，大家要有充分的信心，大處著眼，小處著手，細節(jié)決定成??！,電源題目的本質(zhì)及其特點1.屬于電力電子和功率電子技術(shù)方向。

關(guān),電源系統(tǒng)的組成,電源題測控系統(tǒng)的組成,電源系統(tǒng)的組成電源題測控系統(tǒng)的組成,DC-DC,電源的各種拓撲結(jié)構(gòu),BUCK-,降壓電路,BOOST-,升壓電路,SEPIC,電路,全橋,H-bridge,，可實現(xiàn)單相,DC-AC,逆變,DC-DC電源的各種拓撲結(jié)構(gòu)BUCK-降壓電路BOOST-升,經(jīng)典的模擬,PWM,控制器,TL494,TL494,的內(nèi)部組成,1.,鋸齒波發(fā)生器,2.,比較,/PWM,發(fā)生器,3.,三極管驅(qū)動輸出級,(200mA,輸出能力）,4.,內(nèi)部參考基準電壓,5V,5.,兩個未補償?shù)倪\算放大器，用于反饋的,PI,閉環(huán)調(diào)節(jié),經(jīng)典的模擬PWM控制器TL494TL494的內(nèi)部組成,基于,TL494,的開關(guān)升壓電源,畫圈標記的地方請思考為什么，作用？還有沒有其他可用的形式或者改進？,基于TL494的開關(guān)升壓電源畫圈標記的地方請思考為什么，作用,思考題,1.,電壓設(shè)定值是如何設(shè)定的，能否通過單片機控制設(shè)定輸出電壓值？,2.,輸出級驅(qū)動,MOSFET,時需注意哪些問題？,3.,誤差放大器的連接和反饋回路補償技巧,4.,輸出電感、電容等的計算；提高效率，降低輸出紋波的途徑和措施,5.,輸出如何自動關(guān)斷和恢復(fù)？,6.,能否用單片機實現(xiàn)以上控制器，不用模擬方式？,特別提醒：千萬別用單片機,I/O,直接驅(qū)動,MOSFET,管！用單片機測量信號時務(wù)必要保證輸入信號不能超過,I/O,管腳允許的電壓范圍,(5V/3.3V),，哪怕是一點短時脈沖也不行！,思考題,采用單片機實現(xiàn)的數(shù)控開關(guān)電源,采用單片機實現(xiàn)的數(shù)控開關(guān)電源,提醒：,1.,多看期刊網(wǎng)論文和碩士論文，著重理解理論和關(guān)鍵知識點，基本概念要扎實，掌握測試方法。

2.,不能直接照搬照抄網(wǎng)上電路，不加分析的盲目照做只能導(dǎo)致失敗3.,嘗試用不同方法不同思路解決問題，不要怕失敗，沒有失敗何來成功4.,平時多積累可用的各種模塊電路，用單面,PCB,板做，預(yù)留好接口和測試點等5.,首先能實現(xiàn)功能，然后追求指標提醒：,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.,開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng),一題目要求,設(shè)計并制作一個由兩個額定輸出功率均為,16W,的,8VDC/DC,模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)二、要求,1.,基本要求,（,1,）調(diào)整負載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓,UO=8.00.4V,2,）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于,60%,3,）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓,UO=8.00.4V,，使兩個模塊輸出電流之和,IO=1.0A,且按,I1:I2=1:1,模式自動分配電流，每個模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于,5%,4,）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓,UO=8.00.4V,，使兩個模塊輸出電流之和,IO=1.5A,且按,I1:I2=1:2,模式自動分配電流，每個模塊輸出電流的相對誤差絕對值不大于,5%,經(jīng)典競賽真題分析 （,2011,國賽,A,題,-,電源題）,點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本1.開關(guān)電源,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.,開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng),2.,發(fā)揮部分,（,1,）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓,UO=8.00.4V,，使負載電流,IO,在,1.53.5A,之間變化時，兩個模塊的輸出電流可在（,0.52.0,）范圍內(nèi)按指定的比例自動分配，每個模塊的輸出電流相對誤差的絕對值不大于,2%,。

2,）調(diào)整負載電阻，保持輸出電壓,UO=8.00.4V,，使兩個模塊輸出電流之和,IO=4.0A,且按,I1:I2=1:1,模式自動分配電流，每個模塊的輸出電流的相對誤差的絕對值不大于,2%,3,）額定輸出功率工作狀態(tài)下，進一步提高供電系統(tǒng)效率4,）具有負載短路保護及自動恢復(fù)功能，保護閾值電流為,4.5A,（調(diào)試時允許有,0.2A,的偏差）5,）其他三、說明,（,1,）不允許使用線性電源及成品的,DC/DC,模塊2,）供電系統(tǒng)含測控電路并由,UIN,供電，其能耗納入系統(tǒng)效率計算3,）除負載電阻為手動調(diào)整以及發(fā)揮部分（,1,）由手動設(shè)定電流比例外，其他功能的測試過程均不允許手動干預(yù)4,）供電系統(tǒng)應(yīng)留出,UIN,、,UO,、,IIN,、,IO,、,I1,、,I2,參數(shù)的測試端子，供測試時使用5,）每項測量須在,5,秒鐘內(nèi)給出穩(wěn)定讀數(shù)6,）設(shè)計制作時，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)散熱問題，保證測試過程中系統(tǒng)能連續(xù)安全工作點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本1.開關(guān)電源,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.,開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng),題目分析,此題系電源設(shè)計題目，根據(jù)電工原理可知：,1.,兩個理想的恒壓源是不可能并聯(lián)使用的，但兩個理想恒流源是可以并聯(lián)使用的；,2.,理想的恒壓是不存在的實際的恒壓源可以等效為一個理想的恒壓源與一個內(nèi)阻,Rs,相串聯(lián)，這樣一來兩個實際的恒壓源是可以并聯(lián)使用的；,3.,根據(jù)此題的任務(wù)與要求，此題只能夠用兩個恒壓源并聯(lián)。

不能用兩個恒流源并聯(lián)，因為它不符合題意理由有三點：,（,1,）根據(jù)本題任務(wù)：設(shè)計并制作一個由兩個額定輸出功率均為,16W,的,8VDC/DC,模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng),（,2,）根據(jù)本題發(fā)揮部分（,4,）：具有負載短路保護及自動恢復(fù)功能，保護閾值電流為,4.5A,（調(diào)試時允許有,0.2A,的偏差）用兩個恒壓源并聯(lián)才需要負載短路保護而用兩個恒流源并聯(lián)方案，保護的不是負載短路而是負載開路的情況，此時輸出電壓會很高造成器件的損壞3),根據(jù)此題的背景和出題人考慮：此題的背景應(yīng)該是,2009,年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽,A,題（光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置）的繼續(xù)，大家知道光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置能夠并掛到市電網(wǎng)上必須具備以下條件,1.,頻率一致,2.,相位一致,3.,幅度一致,4,波形一致光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置未涉及幅度一致的問題，本題就是要解決幅度一致問題此題重點難點就是兩路電流分配和效率點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本1.開關(guān)電源,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.,開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng),采用兩個恒壓源并聯(lián)實現(xiàn)擴流，則必須加平衡電阻，平衡電阻的作用是防止兩只理想恒壓源輸出電壓有壓差而設(shè)置的，將這種壓差降落在這兩只平衡電阻上。

我們知道，理想的恒壓源是不存在的，一個實際的恒壓源總可以等效成一個理想恒壓源與一個電阻,R,相串聯(lián),當(dāng)電路平衡時,設(shè),r1=r2=0,，且,點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本1.開關(guān)電源,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.,開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng),將,U2,作為參考恒壓源，通過改變,Uo,的值，可以使兩路的電流達到一個穩(wěn)定比例值，并使,可以通過實驗方法測出它們的內(nèi)阻點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本1.開關(guān)電源,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.,開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng),電流分配方法,：,(1),最大電流均流法,(,自主均流法,),采用（,負載共享控制器,)UCG29002,實現(xiàn)在,DC,一,DC,模塊正常工作時，將兩路,UCC29002,的均衡母線,連,接、此時,UCC029002,將會自動選出電流最大的一路，并將此路電源作為主電源均流母線上的電壓將由主電源的輸出電流決定，從電源的,UCC29002,接收到母線上的信號后，會控制該路,DC-DC,模塊稍稍提高,輸,出電壓通過減小從電源與主源的電壓差來提高該路輸出電流，從而達到均流,.,該方法可通過簡單的電路完成電路并聯(lián)均流，且支持熱插拔。

2),下垂法（斜率法）此方法分流簡單，,下,垂法的分流精度取決干各模塊的電壓參考值、外特性曲線的斜率及各模塊外特性的差異程度,3,）主,從分流法,主,從分流法是在并聯(lián)電源系統(tǒng)中人為的指定一個模塊為主模塊，另一個,為從模塊，主,塊輸出電,壓,固定,.,從模塊的輸出電壓可調(diào)因為系統(tǒng)在統(tǒng)一的誤差下調(diào)整,調(diào)整從模塊的輸出電壓就可以改變兩路的電流比點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本1.開關(guān)電源,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,點擊添加文本,1.,開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng),電流,檢測方法,(1),電阻取樣法,.,在電路中串,入,一個精密采樣電阻，將流過它的電流轉(zhuǎn)換成,電,壓,，再經(jīng)過,精密運算放大器,進行放大后,A/D,轉(zhuǎn)換送給單片機進行處理從而得到電流值,2),電流表法,.,在支路中和負載支路,中,各串,一,個直流電流表,，電流表的內(nèi)阻要小3),電流,傳感器法,直接將,霍爾,電流傳感器,ACS712,串在被測電路中，,能自動的將流過的電流轉(zhuǎn)換為電壓電源預(yù)測題：,1,：光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置設(shè)計,2:500W,電瓶充電器設(shè)計（減小車輛燒油帶來環(huán)境的污染）,點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本點擊添加文本1.開關(guān)電源,謝 謝！,謝 謝！,。