【正文】 .............................................................. 18 測(cè)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(duì)題目完成情況） ...................................................................................................... 19 7．結(jié)束語 ............................................................................................................................................................... 19 參考文獻(xiàn)： ............................................................................................................................................................ 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(shè)計(jì)并制作如圖 1 所示的單相 ACDC 變換電路。. . 2020 年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 單相 ACDC 變換電路 （ A 題） 【 本科 組】 2020 年 9 月 7 日 . . 摘要：本設(shè)計(jì)利用 PFC 控制系統(tǒng)和 51 單片機(jī)控制系統(tǒng)，通過對(duì)電路系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控和調(diào)整，來達(dá)到對(duì)電路性能的提升，以保證電路輸出滿足題目要求，負(fù)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(dāng) Io=2A， Us 在 20V～ 30V 范圍內(nèi)變化時(shí)，電壓調(diào)整率 SU ≤ %。 （ 1）實(shí)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(dǎo)致應(yīng)用電路復(fù)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(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)采用 PFC 功率因數(shù)校正技術(shù)，功耗低，輸出電壓范圍寬。只需調(diào)節(jié)一個(gè)放大器的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)即可 , 高壓起動(dòng)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(bǔ)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(jí)的線圈匝數(shù)比的關(guān)系來改變初、次級(jí)線圈端電壓，實(shí)現(xiàn)電壓的變換。 由于 MOSFET 管工作時(shí)頻繁的開關(guān)，因此對(duì) 電路的干擾較大，在整流電路前加入 EMI 濾波電路，從而達(dá)到降低噪聲的作用。在選擇二極管時(shí)，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(fù)載達(dá)到 10％以上時(shí)，電感電流需保持連續(xù)狀態(tài)，因此，按 CCM 工作模式來進(jìn)行特性分析。 toff 時(shí)，開關(guān)管 S 截止，二極管 D 處于導(dǎo)通狀態(tài)，儲(chǔ)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(shè)二極管 D 的正向電壓為 Vf， toff時(shí)，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(shù)指標(biāo)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(shí)考慮在 10％額定負(fù)載以上電流連續(xù)的情況，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以假設(shè)電路在額定輸出時(shí)，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(diǎn)，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(huì)飽和的電感器。而選用線徑大的導(dǎo)線繞制電感，能有效降低電 感 的溫 升。為使溫升較低，應(yīng)選用 Rds 較小的 MOS 開關(guān)管，要考慮的是通態(tài)電阻 Rds 會(huì)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(duì)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(guān)，電容器的容許紋波電流要大于電路中的紋波電流。 外補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) Rf、Cf。 圖 7 Cf選用 和 470pF 時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制波形 斜坡補(bǔ)償 在實(shí)用電路中，增加斜坡補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，一般有二種方法，一是從斜坡端腳 4接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 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(yīng)的電壓比較。其主要實(shí)現(xiàn)方式有 2 種： (1)兩級(jí) PFC 技術(shù)，即在整流濾波和 DC／ DC 功率級(jí)之間加入有源 PFC 電路為前置級(jí)，用于提高功率因數(shù)和實(shí)現(xiàn)DC／ DC 級(jí)輸入的預(yù)穩(wěn)，該技術(shù)一般用于較大功率輸出場(chǎng)合； (2)單級(jí) PFC 技術(shù)，即將 PFC 級(jí)與 DC／ DC 級(jí)中的元件共用，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制，通常共用器件為MOSFET。具體工作過程為：檢測(cè)電感電流并與正弦電流基準(zhǔn)信號(hào)相比較，當(dāng)電感電流達(dá)到該基準(zhǔn)時(shí)，關(guān)斷開關(guān)：當(dāng)電感電流為零則再次導(dǎo)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(shí)現(xiàn)最終的功率因數(shù)校正。 PFC 控制部分的電路設(shè)計(jì)見附錄 1，芯片管腳 3 電流信號(hào)的采集通 常采用串聯(lián)一個(gè)電阻，這種方案電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，開關(guān)電流通過 MOSFET 開關(guān)源串連的分路電阻轉(zhuǎn)換為一個(gè)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(cè)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(hào)，然后經(jīng)雙路比較器 LM393 整形后利用等精度法測(cè)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(jī)提供過流保護(hù)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(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)