全国大学生电子设计竞赛单相ACDC变换电路A题

A题学校统一编号HIT-A-003学校名称哈尔滨工业大学导教师姓名摘要DC-DC部分采用Boost拓扑结构，实现了AC(20~30V)-DC(36V)转换。负载调整较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．源．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．单相AC-DC变换电路(A题)V1.1基本要求 (1)在输入交流电压Us=24V、输出直流电流Io=2A条件下，使输出直流电压oo (2)当Us=24V，Io在~范围内变化时，负载调整率SI≤%。 (4)设计并制作功率因数测量电路，实现AC-DC变换电路输入侧功率因数的测 (5)具有输出过流保护功能，动作电流为±。 (3)能够根据设定自动调整功率因数，功率因数调整范围不小于~，稳态误差绝对 (4)其他。ACDC流电路的选择 (1)全桥整流。该电路由四个二极管以及LC滤波元件构成。变压器绕组结构简 (2)半桥整流。该电路由两个二极管以及LC滤波元件构成。元件总数少，结构变压器绕组需要中心抽头。本题中变压器无中心抽头，只能选择方案(1)。C 时，会产生很高的电压造成电路中元 (2)前级Boost，后级Buck。将升降压的功能分成两个模块，使用的元器件数量较 (3)单级Boost电路。方案简单，驱动方便，效率较高。但是由于任务要求输入电证效果较选择方案(3)。 PWM，功能强大，开发成本低。在同样的晶振频率下，方案(2)有更高的性能和更低的功耗，因此可以降低运行频率以减少对电路的电磁干扰。因此选用方案(2)。反馈稳压方案选择电阻急 (1)以过零点相位比较法为代表的直接测量法。其主要依靠硬件装置来实现计 (2)以谐波分析法为代表的软件检测分析方法。其根据谐波分析得到的i和u的功率因数调整(PFC)方案选择 以上三种方案只有方案(2a)可实现发挥部分“能够根据设定自动调整功率因数”的： (1)降低开关频率。开关频率过高，开关管的损耗将会很大；开关频率过低， (2)使用低导通电阻的开关管。本设计采用采用N沟道功率MOSFETIRF3205作为开关管(导通电阻8m)Ω。 (3)输入整流桥的损耗在低电压、大电流输出时，可占开关电源总功耗的10% (4)采用正向导通电压低、反向恢复时间极短的肖特基二极管。本设计中采用MBR745，典型正向导通电压为V(电流A，温度125C)。 (5)输出铝电解滤波电容器的等效串联电阻(ESR)应尽量低。功率因数调整(PFC)方法非正弦的电流变化，该器件能最佳的利用供电电流使电网电流失真减到最小，执行所有方法MBoostᵄ1o=iᵄ1o=i(DCM)下，则输出与输入的关系为=ᵄ2iᵄo1=ᵄ2i PWM而达到稳压的目的。具体地说，即单片机高占空比(e为设定的输出电压误差阈值)。若电路工作在DCM模式，在ᵃ、ᵄᵆ、ᵄ不变的前提下，输出电压ᵄo仍与占空比ᵃACDC回路与器件选择则=~007=47FCmMOSFETIGBT驱动器IR2102作为PWM驱动芯片(驱动能力强，开启上升时间100ns，关断下降时间50ns)；采用肖特基二极管MBR745作为续流二极管(反向耐压45V，最大电流3A)，能很好地满足题目的图7单片机模块结构框图动芯片提供电源，之后外加一个自制的辅助电源模块(DC15V-DC5V)给单片机供型号和可调电压输出型号，内置固定频率为52kHz的振荡器，电压转换效率高(可达77%到88%)，输出电压的误差范围小(最大4%)，负载驱动能力大(最大3A)。图8辅助电源电路图图 (1)输出稳压测试保持其他条件不变，在输入交流电压ᵄs=24V、输出直流电流ᵃo=2A条件下，测表1输出稳压测试数据直直流输出电压ᵇ/Vᵂ序号1233 (2)负载调整率测试保持其他条件不变，使ᵄs=24V，ᵃo在A~A范围内调节，测量直流输出电压ᵄo，直直流输出电压ᵇ/Vᵂ12345直流输出电流ᵇ/A序号 (3)电压调整率测试直直流输出电压ᵇ/Vᵂ123交流输入电压ᵇ/V序号 (4)过流保护功能测试(见表4)表4过流保护功能测试数据序号序号动作电流ᵇ/A123 (5)AC-DC变换电路效率测试(见表5)ACDC测试数据ᵇᵇ/Vᵇ/Aᵇ/Wᵇ/Vᵇ/Aᵇ/VAᵂᵂ (1)输出稳压测试结果分析在测试条件下，直流输出电压ᵄo在三次测量中均保持在36V±内。基本满足要求 (1)。 (2)负载调整率测试结果分析件下，根据负载调整率的计算公式，可以得到ᵄI=|ᵄo2ᵄo1|×100%×100%=2.7% (3)电压调整率测试结果分析以得到ᵄU=||×100%=0.4836×100%=1.3% (4)过流保护功能测试结果分析在测试条件下，系统具有过流保护功能，且三次测试的动作电流满足基本要求 (5)。 ACDC变换电路效率测试结果分析ᵄ71.77ᵄ87.24η=ᵅ×100%=×100%ᵄ87.24ᵆ面，测试时发现系统工作时电感的发热量较高，可能是由于多。1L111112213212LM3581111L21LM2576-5V111/******************************************************************************//*Name: