2011年全国电赛題－スイッチング電源モジュール並列給電システム

zeruns · 2025 年 10 月 30 日午後 4:00

2011年全国電子設計コンテスト課題 – スイッチング電源モジュール並列給電システム。2系統のXL4015チップでDCDCモジュールを8V出力にし、マスター/スレーブ均流（電流均等化）方式を採用。複数の比率で電流を高精度に分配でき、効率は80%以上。

電子/マイコン技術交流グループ：2169025065

課題

定格出力16Wの8V DC/DCモジュール2台で構成される並列給電システムを設計・製作せよ。

概要

本作品はマスター/スレーブ均流方式を採用。定電流源（スレーブ）、定電圧源（マスター）、マイコン制御基板、補助電源などで構成。定電流・定電圧両モジュールにXL4015を用いてbuck降圧を実現。コアには合宙AIR32F103CCT6マイコンを使い、INA199電流検出チップで50倍に増幅した電流信号を取得。2系統の信号を同相加算器で加算し、その出力を固定抵抗とデジタルポテンショメータで分圧後、電圧フォロワー→LM358コンパレータでXL4015のFBピンに帰還。これによりスレーブモジュール（定電流源）の電流を制御し、電流分配を実現する。

注意：初回使用前に並列出力ジャンパを外し、定電圧源（マスター）を8V、定電流源（スレーブ）をマスターより0.3–0.5V高く調整しておくこと。

校内選考作品、ご指摘お願いします。

立創オープンソースリンク：https://url.zeruns.com/GrMC6

実物写真

資料ダウンロード

プログラムソース：https://url.zeruns.com/nSNjc パスワード：swoz

各チップデータシート：https://url.zeruns.com/TBn42 パスワード：j542

測定データ

1）給電系統直流出力電圧・効率テスト
測定方法：負荷抵抗を調整しI0≈4Aにし、U0、UIN、I0、IINを記録。

Uin(V)	Iin(A)	U0(V)	I0(A)	効率
24.05	1.57	7.76	3.97	81.6%

結論：出力電圧7.76V、システム効率81.6%

2）I0=1A・1.5A時モジュール出力電流相対誤差テスト
測定方法：負荷抵抗を調整しI0≈1Aまたは1.5Aにし、U0、UIN、I1、I2、I0、IINを記録。

I0=1A時：

Uin(V)	Iin(A)	U0(V)	I1(A)	I2(A)	I0(A)	誤差1	誤差2
24.08	0.454	7.999	0.501	0.526	1.032	2.9%	1.9%

I0=1.5A時：

UIN(V)	IIN(A)	U0(V)	I1(A)	I2(A)	I0(A)	誤差1	誤差2
24.06	0.635	7.969	0.498	1.052	1.523	1.9%	3.6%

結論：相対誤差は3.6%以内で要求誤差<5%を達成。

3）1.5A<IO<3.5A モジュール出力電流相対誤差テスト
測定方法：電流1.5A、比率1:1・1:2・2:1・2:3・3:2で負荷抵抗を調整しI0≈1.5Aにして記録。

比率	UIN(V)	IIN(A)	U0(V)	I1(A)	I2(A)	I0(A)	誤差1	誤差2
1:1	24.06	0.628	7.952	0.778	0.744	1.522	2%	2%
1:2	24.06	0.63	7.972	0.500	1.025	1.522	1.4%	1.1%
2:1	24.05	0.627	7.931	1.015	0.509	1.524	0.01%	0.2%
2:3	24.07	0.629	7.963	0.604	0.920	1.522	0.7%	0.7%
3:2	24.06	0.626	7.923	0.926	0.595	1.524	1.25%	2%

結論：相対誤差は2%以内で課題指標を満足。

4）I0=4A モジュール出力電流相対誤差テスト
測定方法：負荷抵抗を調整しI0≈4Aにして記録。

UIN(V)	IIN(A)	U0(V)	I1(A)	I2(A)	I0(A)	誤差1	誤差2
24.04	1.568	7.73	1.96	1.945	3.968	1.2%	1.9%

結論：相対誤差は2%以内で課題指標を満足。

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回路図

電源基板：

制御基板：

PCB