基于MSP430单片机的开关电源模块并联供电系统
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摘要：本文采用低功耗单片机MSP430制作的两路并联供电系统，运用集成芯片LM2596转换输出电压8V，功率为16W，转换效率在65%以上，最大电流可达4.5A；两DC/DC模块的电流比可以自动调节，误差在2%内。经测试，基本部分和部分发挥部分的各项指标均符合要求。
关键词：MSP430；开关电源；并联DC/DC；电流调节
中图分类号：TP368 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-01
Switching Power Supply Modules Parallel Power Supply System on MSP430 MCU
Xue Xiao1,2
(1.Nanyang Polytechnic,Nanyang473000,China;2.China University of Geosciences,Wuhan430074,China)
Abstract:In this paper,low-power MSP430 microcontrollers produced by two parallel power supply system,the use of integrated chip LM2596 converter output voltage 8V,power of 16W,the conversion efficiency of 65%,and maximum current up to 4.5A;two DC/DC module the current ratio can be automatically adjusted within 2%error.After testing, the basic part and the part played some of the indicators are in line with requirements.
Keywords:MSP430;Switching Power;Parallel supply DC/DC;Current regulator
根据2011年全国电子设计竞赛A题题目要求：设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。根据这一目标，设计了基于MSP430单片机的开关电源模块并联供电系统
一、理论分析与计算
（一）DC/DC变换器稳压的方法。用开关电压调节器进行电压控制，采用LM2596电源管理单片集成电路，不仅可以输出3A的电流，还拥有很好线性、功耗小、效率高、负载调节特点。外围电路简单可靠，采用两相同模块并联，可以输出6A电流。输入电压为24V时，要求的输出8V电压刚好在可输出电压范围内，从而达到了要求。
电压输出：
因此，系统电压稳定在8V。
（二）电流电压检测。在输出端串联一个1Ω的电阻，通过运放衰减电路，采用MSP430单片机片内12位AD采集1Ω的电压值，得到DC/DC模块的电流。
ADC采样电压：
因此，单个DC/DC模块的电流： （单位：A）
（三）均流方法。本设计主要根据PID算法，在键盘上输入命令后，单片机动态调节电流比例，从而最终达到理想稳定的状态。离散化公式：
当 时：
； ；
当 时：
； ； ；
对于LM2596来说，电流输出比与FB端口的电压比有关，单片机MSP430采集各个DC/DC模块电流后通过片内DAC模块控制FB端口，从而控制了电流的输出比值
二、电路设计
（一）系统组成。系统包括MSP430单片机最小系统，两个额定输出功率为16W的8VDC/DC模块，一个输入命令的键盘，显示检测电压值的液晶。键盘输入命令后单片机根据命令利用片内ADC和DAC控制DC/DC模块的电流比例，并且将采集的数据显示在液晶上。
（二）DC/DC模块设计。输入的直流电源经过电感滤波后输入到LM2596第一管脚，通过R3和R10调节目标电压，通过以上计算公式公式得：R3为5.5KΩ
（三）测控电路。测控电路主要使用MSP430片内单片机ADC与DAC及键盘，在采集和控制电路上分别使用运放LM385电压跟随电路，并且在采集电路上进行1/2分压，使信号刚好在ADC有效范围内。
三、测试结果及分析
（一）基本要求测试
1.额定输出功率下，负载电压及效率
2.负载电流1A时，系统测试数据
3.负载电流1.5A时，系统测试数据
（二）发挥部分测试
1.负载电流0.5A-3.5A时，系统测试数据
2.负载电流4A时，系统测试数据
（二）结果分析。各项测试结果均达到了各项指标的要求，误差在题目要求范围之内。当输出电流4A时，电压输出保持在8V，且转换效率超过60%。当输出电流比例为1：1时，各模块输出误差在2%内0.5A电流。当输出电流比例为1：2时，其中一模块输出电流为0.51A，另一个模块为1.02A，均在2%误差内。且各个模块输出电流比例在0.5 5.0之间任意可调，通过上表可知，误差都在2%误差范围内。
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