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1、分类号：TN86 U D C：D10621-408-（2013）0366-0密 级：公 开 编 号：2009024017成都信息工程学院学位论文基于UCC29002的电源均流器设计论文作者姓名：黄宇航申请学位专业：雷电防护科学与技术申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：蒋守光(副教授)论文提交日期：2013年06月01日25独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都信息工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作
2、的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名： 日期： 2013年 6月01日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解成都信息工程学院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权成都信息工程学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名： 日期： 2013年 6月01日基于UCC29002的电源均流器设计摘 要随着电力电子技术的发展，大功率电源的需求不断提高，应用不断广泛，各种电子装置对电
3、源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，单台开关电源无法满足低电压大电流的负载要求，开关电源向更大功率方向发展。本设计以STC12C5A60S2单片机作为控制器，采用了两片TPS5430开关电源芯片，构成了两路DCDC电路，使得输出的5V的电压。通过两片负载共享控制芯片UCC29002作为均流芯片，构成两路均流电路。单片机控制TPS5430的使能端，关闭系统输出，实现过流保护的作用。整个系统具有电路简洁，输出电压范围大、负载效应很小，电源效率高，稳定可靠的特点，并具有过流保护作用及自动恢复功能，很好的达到题目的各项要求。关键词：均流，UCC29002，TPS5430，STC12C5A60
4、S2Based on UCC29002 Power Converter DesignABSTRACTWith the development of power electronics, the technology of power is gradually being perfect. Switching power go the higher power way ,for that single mode ones are not able to load the low voltage and large current equipment.the structure is made o
5、f stc mcu for controler.while 2 pieces of switching power chips(tps5430),comstruct 2 channels of dc-dc circuit.and the STC12C5A60S2 micro controller control the TPS5430-enabled client ,so that protect the system from being overload. using UCC29002 to stablize the 2 current circuits. The system is pe
6、rfect in large output voltage range,high precision,high stability and in current-limiting and auto-resume.Keywords: Automatic current,UCC29002,TPS5430,STC12C5A60S2目 录第一章 绪 论11.1 电源的发展状况及意义11.2 论文的选题和研究内容31.2.1 作品的简介31.2.2 开关电源的并联均流运行模式及原理要求3第二章 基于UCC29002电源均流器的方案论证42.1 设计的总体方案42.2 各模块设计方案的选择52.2.1 单
7、片机最小系统的选择52.2.2 开关电源模块方案的选择82.2.3 均流电路模块方案的选择10第三章 硬件原理分析与设计133.1 DC/DC转换模块133.1.1 TPS5430芯片简介133.2 均流模块183.2.1 均流控制芯片UCC29002简介183.2.2 电路的设计21第四章 系统原理图和软件流程图234.1 系统原理图234.2 软件流程图24第五章 结论与总结245.1 安装及调试245.2 性能指标265.3 展望275.4 总结27致 谢28参考文献28附 录29第一章 绪 论1.1 电源的发展状况及意义随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日
8、益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,电源技术也被广泛应用于计算机、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济各行各业。进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展，电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新。开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节
9、约资源及保护环境方面都具有重要的意义。电源是电子设备的心脏部分，其质量好坏直接影响着电子设备的可靠性能，而且设备故障的百分之六十都跟电源有直接的关系。因此，电源越来越受到人们的重视。现代电子产品的使用的电源大致有开关稳压电源和线性稳压电源两大类。所谓线性稳压电源，就是其调整管工作在线性放大区，这种稳压电源的缺点是变换效率低，一般只有35%-60%；开关稳压电源的调整管工作在开关状态，主要的优越性就是变换效率高，可达70%-95%。在随着电源的不断发展，大功率电源的需求也在不断提高，应用不断广泛，单台开关电源无法满足低电压大电流的负载要求。大量的电子设备，特别是通讯、空间站等的广泛应用，要求组建
10、一个容量、安全可靠、不间断供电的电源系统。各种电子装置对电源功率的要求越来越高,对电流的要求也越来越大，开关电源向更大功率方向发展。如果采用单台电源供电，变换器势必处理巨大的功率，给功率器件的选择、开关频率和功率密度的提高带来困难。并且一旦单台电源发生故障，则导致整个系统崩溃。研制各种各样的大功率、高性能的开关电源成为趋势1。但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的最大输出功率只有几千瓦，但实际应用中往往需用几百千瓦以上的开关电源为系统供电。因此，大功率电源系统需要用若干台开关电源并联运行，以满足负载功率的要求。采用多个电源模块并联运行，来提供大功率输出是
11、电源技术发展的一个方向。并联系统中每个模块处理较小功率，解决了上述单台电源遇到的问题。八十年代，分布式电源供电方式成为电力电子学新的研究热点。相对传统的集中式供电，分布式电源利用多个中、小功率的电源模块并联来组建积木式的大功率电源系统。在空间上各模块接近负载，供电质量高，通过改变并联模块的数量来满足不同功率的负载，系统设计灵活、更高的开关频率、高功率密度、低重量、小体积、单个模块电流应力小、可方便的实现冗余、可靠性高、维护方便、易于实现产品标准化等1。并联均流技术可以降低电流应力，提高电源的可靠性，是实现大功率电源的关键和发展趋势，近年来，已成为电力电子研究的热点课题。近几年来，各式各样的开关
12、电源以其小巧的体积、较高的功率密度和高效率越来越得到广泛的应用。随着电力系统自动化程度的提高，特别是其保护装置的微机化，通讯装置的程控化，使得对电源的体积和效率的要求在不断提高。电源中磁性元件和散热器件成了提高功率密度的巨大障碍。开关频率的提高可以使开关变换器（特别是变压器、电感等磁性元件以及电容）的体积、重量大为减小，从而提高变换器的功率密度。另外，提高开关频率可以降低开关电源的音频噪声和改善动态响应。但是由于开关管的通断控制与开关管上流过的电流和两端所加的电压无关，而早期的脉宽调制（PWM）开关电源工作在硬开关模式，在硬开关中功率开关管的开通或关断是在器件上的电压或电流不等于零的状态下强迫
13、进行的，电路的开关损耗很大，开关频率越高，损耗越大，不但增加了热设计的难度而且大大降低了系统得可靠性，这使得PWM开关技术的高频化受到了许多的限制。根据高频电力操作开关电源的设计要求，结合实际的经验和实验结果选择合适的开关器件，设计出稳定可靠、性能优越的控制电路、驱动电路、缓冲电路以及主要的磁性元器件。对最大电流自动均流法的工作原理以及系统稳定性进行了较为深入的研究。采用均流控制芯片UCC29002设计了电源的均流控制电路，使模块单元具有可并联功能，可以实现多电源模块并联组成更大功率的电源系统。1.2 论文的选题和研究内容1.2.1 作品的简介1、设计目标设计并制作直流稳压电源，两路并联输出，
14、自动实现输出电路均衡。2、详细指标要求(1)输出特性要求单路输出电压Vout：+5V；输出电压范围：10%；输出纹波：基本部分要求不大于250mV；单路输出功率：5W；(2)保护功能要求单路输出过流保护点:1.21.3A，故障解除后能够自动恢复。(3)均流特性要求两路并联使用时，能够实现自动均恒电流。发挥部分对均流控制的要分电流相差不得大于15%。1.2.2 开关电源的并联均流运行模式及原理要求开关电源发展到现往，品种越来越多，功能越来越强，根据各种负载对供电可靠性要求的不同，开关电源有三种运行工作模式1：方式1：集中式单机运行模式，这种方式是只有一个电源给负载供电。方式2：并联运行模式，这种
15、方式是利用了多台电源（至少俩台以上电源）并联起来给负载供电，这样每个电源可以平均承担负载功率。方式3：并联冗余运行模式，采用多台电源模块并联，但方式3与方式2的区别在于：其中并联的N台电源是给负载提供所需电源，而另外n台并联电源是作为后备电源，防备当工作模块出现故障时，后备模块即可投入运行，这使我们的电源可以继续正常工作。上面所介绍的三种运行模式都有其缺点和优点，比如：方式1其整个结构很简单，成本低，但不足的地方是在运行中由于受其他的一些因素影响，容易发生差错，所以可靠性不高；而方式2相对方式1来说并联多个的电源，这样所要的成本就比较高，而且在运行时如果有一路电路发生故障时，由于还有其它的电路为负
