單相acdc變換電路a題設計報告全國電子設計競賽(編輯修改稿)
2025-04-23 01:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ；當要求在保持時間 內(nèi)，開關電源輸出電壓不低于30V時，則輸出濾波電容容量按下式計算：（4）、功率開關元件(QBST)，開關管要求工作在65KHz，在系統(tǒng)中取IRF540N，擊穿電壓可到=100V，最大電流=23A，導通電阻很小，開關管上升時間為39ns，可滿足題目要求。（5）、快速恢復二極管(DBST) 和快速啟動二極管的選擇，D1二極管的主要功能是使系統(tǒng)快速啟動，系統(tǒng)中采用FR107，快速恢復二極管D3選擇B201006。（6）、采樣電阻(RSENSE)：主要是對電感電流進行取樣；考慮到軟過流保護的下限以及電感峰值電流的最大取值，取樣電阻的計算如下：（7）、為使器件避免由于瞬時峰值電流的損害，用一個RISENSE=220的電阻與ISENSE引腳串聯(lián)，同時在該引腳處與地線之間接1只1000pF的電容CISENSE，以改善抗干擾性能。（8）、為了使電源功耗盡可能小及使反饋電壓誤差最小，反饋電阻RFB1=100K，RFB2按下式計算：實際連接一個滑動變阻器101,另外還需要在VSENSE引腳處接1只小電容以濾除噪聲干擾，一般CVSENSE=820pF。（9）、輸入低電壓保護(Brown Out Protection)電路中，由RVINS1和RVINS2分壓獲得的電壓，從UCC28019的4腳(VINS)進入，芯片將切斷從8腳(GATE)的驅(qū)動輸出。RVINS1和RVINS2的參數(shù)計算如下：假設流經(jīng)分壓電阻的電流為輸入偏置電流的150倍，即若，則實際設計中RVINS1取2M，RVINS2取100k。另外在VINS引腳與地之間還接有電容CVINS，主要作用是濾除紋波電壓，防止誤觸發(fā)輸入低電壓保護電路；其次可以延遲一定時間啟動輸入低電壓保護電路。CVINS的放電時間一般要求大于輸出電容的保持時間；COUT的保持時間為一個周期，可以按下式得到CVINS的值：取為1。 PFC控制電路參數(shù)計算PFC控制電路采用TI公司的專用PFC芯片UCC28019，作為整個校正系統(tǒng)的控制器。UCC28019為持續(xù)傳導模式的PFC控制器，鋸齒波振蕩頻率為65K，輸出方波最高占空比為97%，內(nèi)帶5V的電壓基準。具有電源輸入軟啟動保護，以及反饋電壓欠壓，過壓鎖存和峰值電流限制，此外還設有電壓，電流反饋補償端。校正后的功率因數(shù)可達89%，特別適用于BOOST升壓電路，輸入電壓范圍寬，輸出功率大。PFC控制的電路設計如圖9所示：圖9 PFC控制電路圖其中控制電路12V電壓供電，圖中R7和C7對輸入電壓值進行濾波，R7采用220歐的電阻，C7取1,C6是輸入電壓采樣后的濾波電容，取值為1。（1）、VCOMP端的補償網(wǎng)絡參數(shù)的確定:一個由電阻和電容組成的網(wǎng)絡連接在VCOMP端與地之間起到補償作用。跨導誤差電壓放大器輸出的電流對該網(wǎng)絡的電容進行充電或者放電，目的是建立合適的VCOMP電壓來保證系統(tǒng)正常運行。查手冊可知，電壓傳遞函數(shù)的開環(huán)增益在10Hz時為GVLDB(f)=，另外可知：=42us，K1=7，KFQ=1/65kHz=，M1M2=，F(xiàn)V=10Hz，F(xiàn)POLE=20Hz根據(jù)已知條件首先需要計算出脈寬調(diào)制到功率級的極點的值，然后利用相應公式計算出各元件參數(shù)：。實際RVCOMP取27k。（2）、ICOMP端是跨導電流放大器輸出端：此端與地之間接有一補償電容CICOMP，主要起補償和平均取樣電流信號的作用。從手冊上可以得到平均電流極點=，=，M1=，K1=7，則可利用公式計算出的CICOMP取值：3電路與程序設計系統(tǒng)總體框圖如圖10所示，220V交流電壓經(jīng)過隔離、降壓、整流、濾波后，得到比較穩(wěn)定的直流電壓，在經(jīng)過DC/DC電路升壓后再濾波得到比較平滑的直流輸出電壓；PFC控制電路采用UCC29019作為控制器，提高了電源的功率因數(shù)，具有良好的電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率；同時在變壓器副邊檢測的電壓、電流信號經(jīng)過比較器整形后，送入STC89C51單片機對其進行分析處理，外接LCD液晶顯示功率因數(shù)。，UCC29019的3腳ISENSE做軟式過流限制，4腳VINSAC電壓檢測端電壓超出閥值，起過流保護作用。隔離變壓器AC/DC整流DC/DC變換PFC控制電壓電流互感器比較器單片機液晶顯示AC 220V 負載AC24V輸入電壓電流檢測電壓反饋自耦變壓器36V圖10 系統(tǒng)總體框圖 主電路子系統(tǒng)框圖與電路原理圖主電路子系統(tǒng)框圖隔離變壓器AC/DC整流DC/DC變換PFC控制AC 220V 負載AC24V輸入電壓電流檢測電壓反饋自耦變壓器36V 圖11 主電路子系統(tǒng)框圖主電路子系統(tǒng)電路圖12 主電路子系統(tǒng)電路 輔助電路子系統(tǒng)框圖與電路原理圖輔助電路包括過流保護電路、功率因數(shù)測量電路。功率因數(shù)測量電路子系統(tǒng)框圖以STC51單片機為核心的功率因數(shù)測量系統(tǒng)硬件結(jié)構圖如圖13所示。該測量系統(tǒng)主要由電流互感器、電壓互感器、整形修正電路、單片機、LED顯示器和通信接口等組成。電壓互感器電流互感器整形修正電路STC51單片機最小系統(tǒng)串口通訊LED顯示圖13 功率因數(shù)測量電路子系統(tǒng)框圖功率因數(shù)測量電路子系統(tǒng)電路在 LM393 的輸入端加了兩個IN4108穩(wěn)壓二極管將輸入信號控制在 —+，經(jīng)過零比較器將正弦信號轉(zhuǎn)變成方波；用觸發(fā)器CD4013去除高頻信號，濾除諧波干擾；通過2個施密特整形觸發(fā)器，得到TTL方波信號。送入單片機進行分析處理。原理圖如圖14所示：圖14 功率因數(shù)測量電路子系統(tǒng)電路輔助電源由變壓部分、濾波部分、穩(wěn)壓部分組成。為整個系統(tǒng)提供5V和12V電壓，確保電路的正常穩(wěn)定工作。這部分電路比較簡單，都采用三端穩(wěn)壓管實現(xiàn)，原理圖如圖15所示：圖15 電源電路子系統(tǒng)電路程序功能描述根據(jù)題目要求軟件部分主要實現(xiàn)顯示功能。顯示部分：顯示功率因數(shù)。程序設計思路系統(tǒng)軟件控制功率因數(shù)測量部分的側(cè)相電路工作。上電后，系統(tǒng)進行初始化，然后調(diào)用取樣子程序，檢測當前電壓電流的相位差，根據(jù)測量公式顯示功率因數(shù)。主程序流程圖和計算公式流程圖如圖16所示：開始初始化數(shù)據(jù)處理顯示初設功率因數(shù)值KEY1=1顯示被測功率因數(shù)值KEY2=1是否是否開始m=20Φ=N*2П/（N+M）的計算a=返回是否圖16程序流程圖
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