【正文】 .............................................................. 18 測試儀器： .................................................................................................................................................. 18 硬件調(diào)試 ..................................................................................................................................................... 18 . . 軟件調(diào)試 ..................................................................................................................................................... 18 軟硬聯(lián)調(diào) ..................................................................................................................................................... 19 結(jié)果分析（系統(tǒng)對題目完成情況） ...................................................................................................... 19 7．結(jié)束語 ............................................................................................................................................................... 19 參考文獻： ............................................................................................................................................................ 19 附錄一：控制電路 ............................................................................................................................................... 20 附 錄二：源程序 ................................................................................................................................................... 20 . . 單相 ACDC 變換電路 （ A 題） 【 本科 組】 設計并制作如圖 1 所示的單相 ACDC 變換電路。. . 2020 年全國大學生電子設計競賽 單相 ACDC 變換電路 （ A 題） 【 本科 組】 2020 年 9 月 7 日 . . 摘要：本設計利用 PFC 控制系統(tǒng)和 51 單片機控制系統(tǒng)，通過對電路系統(tǒng)實施監(jiān)控和調(diào)整，來達到對電路性能的提升，以保證電路輸出滿足題目要求，負載電壓誤差不超過177。輸出直流電壓穩(wěn)定在 36V，輸出電流額定值為 2A。 （ 3）當 Io=2A， Us 在 20V～ 30V 范圍內(nèi)變化時，電壓調(diào)整率 SU ≤ %。 （ 1）實現(xiàn)功率因數(shù)校正，在 Us=24V， Io=2A， Uo=36V 條件下，使 ACDC 變換電路交流輸入側(cè)功率因數(shù)不低于 。 方案一： 使用 PWM 斬波后利 用高頻變壓器隔離升壓的方案。 UC3854 封裝引腳多，從而導致應用電路復雜，線路之間的干擾較大，因此產(chǎn)品的噪聲較大。該電路有專用的控制芯片，容易實現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)簡單，同時采用 PFC 功率因數(shù)校正技術，功耗低，輸出電壓范圍寬。只需調(diào)節(jié)一個放大器的補償網(wǎng)絡即可 , 高壓起動源直接接在高壓輸入端，光耦直接接到 IC 的端子，不再處理放大器的補償，前沿消隱做在 IC 內(nèi)部， IC 外部只有電流取樣。通過改變初、次級的線圈匝數(shù)比的關系來改變初、次級線圈端電壓，實現(xiàn)電壓的變換。 由于 MOSFET 管工作時頻繁的開關，因此對 電路的干擾較大，在整流電路前加入 EMI 濾波電路，從而達到降低噪聲的作用。在選擇二極管時，其額定正向電流必須大于流過它的平均電流 ID，其反向擊穿電壓必須大于它兩端承受的最大反向電壓 VRM 。 CCM 工作模式適合大功率輸出電路，考慮到負載達到 10％以上時，電感電流需保持連續(xù)狀態(tài)，因此，按 CCM 工作模式來進行特性分析。 toff 時，開關管 S 截止，二極管 D 處于導通狀態(tài)，儲存在電感 L 中的能量提供給輸出，流經(jīng)電感 L 和二極管 D 的電流處于減少狀態(tài)，設二極管 D 的正向電壓為 Vf， toff時，電感 L 兩端的電壓為 Vo+VfVi，電流的減少部分 △ ILoff滿足式 (2)。電路的技術指標為：輸入 Vi=18V，輸出 Vo=30V、 Io=2A，頻率 f≈49 kHz，輸出紋波噪聲 1％。H 同時考慮在 10％額定負載以上電流連續(xù)的情況，實際設計時可以假設電路在額定輸出時，電感紋波電流為平均電流的 20％ ~30％，因增加 △ IL 可以減小電感 L，但為不增加輸出紋波電壓而須增大輸出電容 C2，取 30％為平衡點，即 ADiII oav eLL 2*%301*%30*%30 )( ??????? 流過電感 L 的峰值電流由式（ 10）得 ADIIII OLav eLLP 2**)2/()( ???????? L 可選用電感量為 200~500μH且通過 以上電流不會飽和的電感器。而選用線徑大的導線繞制電感，能有效降低電 感 的溫 升。為使溫升較低，應選用 Rds 較小的 MOS 開關管，要考慮的是通態(tài)電阻 Rds 會隨 PN 結(jié)溫度 T1 的升高而增大。輸出電容 C2 的選定取決于對輸出紋波電壓的要求，紋波電壓與電容的等效串聯(lián)電阻 ESR 有關，電容器的容許紋波電流要大于電路中的紋波電流。 外補償網(wǎng)絡 UCC28019 誤差放大器的輸出端腳 l與反相輸入端腳 2 之間外接補償網(wǎng)絡 Rf、Cf。 圖 7 Cf選用 和 470pF 時動態(tài)響應控制波形 斜坡補償 在實用電路中，增加斜坡補償網(wǎng)絡，一般有二種方法，一是從斜坡端腳 4接補償網(wǎng)絡 Rx、 Cx至誤差放大器反相輸入端腳 2，使誤差放大器輸出為斜坡狀，再與 Rs 上感應的電壓比較。其主要實現(xiàn)方式有 2 種： (1)兩級 PFC 技術，即在整流濾波和 DC／ DC 功率級之間加入有源 PFC 電路為前置級，用于提高功率因數(shù)和實現(xiàn)DC／ DC 級輸入的預穩(wěn)，該技術一般用于較大功率輸出場合； (2)單級 PFC 技術，即將 PFC 級與 DC／ DC 級中的元件共用，實現(xiàn)統(tǒng)一控制，通常共用器件為MOSFET。具體工作過程為：檢測電感電流并與正弦電流基準信號相比較，當電感電流達到該基準時，關斷開關：當電感電流為零則再次導通，使電感電流為臨界電流工作狀態(tài)。 這里選用 CCM 模式 PFC 控制器 UCC28019 實現(xiàn)最終的功率因數(shù)校正。 PFC 控制部分的電路設計見附錄 1，芯片管腳 3 電流信號的采集通 常采用串聯(lián)一個電阻，這種方案電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，開關電流通過 MOSFET 開關源串連的分路電阻轉(zhuǎn)換為一個電壓。 . . 橋 式 整 流濾 波B o o s t 升 壓電 路顯 示 電 路主 、 副 電源 電 路P F C 控 制電 路可 輸 出 電壓 電 路消 除 共 模抑 制 干 擾 圖 7 功率因數(shù)校正 框架 功率因數(shù)測量模塊 變壓器副 邊處通過電流互感器和電壓互感器取樣交流信號，然后經(jīng)雙路比較器 LM393 整形后利用等精度法測量相位差，得到系統(tǒng)功率因數(shù)。繼電器的輸出端并聯(lián) 100Ω 的電阻和 6800pF 的電 容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花。單片機提供過流保護來控制繼電器以及采樣和顯示電壓電流。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、 PDA 移動通信工具等眾多領域。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時