瑞萨杯2013电子设计竞赛设计报告

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1、瑞萨杯2013全国电子设计竞赛设计报告单相AC-DC变换电路（A题）【本科组】摘要：本设计是基于被广泛应用在小功率及各种电子设备领域的开关电源而设计的直流供电电路。通过变压器将220V的单相工频交流电源降为24V，再经由AC-DC变换电路、boost电路升压，最后输出稳定的36V直流电压向负载供电，并在此基础上，实现输出电流在0.2A~2.0A的范围内连续变化。此外当电源电压在20V~30V的范围内发生波动时，能够保持输出电压基本不变。除了实现以上基本功能外，还对电路进行了过流保护。关键词：开关电源AC-DC变换电路boost电路稳压Abstract：Thisd

2、esignisbasedonthelow-powerswitchpowersandthosewidelyappliedtoallkindsofelectronicdevicestodriveDCcircuit.The220Vone-phaseACpowerisloweredto24Vwithatransformer,rectifiedwithaAC-DCcircuit,thenpulledupwithaboostcircuittooutputpermanent36VDCvoltageprovidingpowerforloadresistance,andonthi

3、scircumstances,realizingthattheoutputcurrentcanconsistentlychangewithintherangeof0.2Ato2.0A.Besides,theoutputvoltageshouldstaybasicallyunchangedwhenthesourcevoltagecomestofluctuatingbetween20V~30V.Thiscircuitisensuredwithover-currentprotectionaswellbesidethebasicfunctionsasmentionedb

4、efore.Keywords：switchpower,AC-DCconvertingcircuit,boostcircuit,stabilivolt22目录1.设计任务与要求31.1设计任务(见附1)31.2设计要求(见附1)31.3题目分析32.方案的比较与论证32.1主电路方案的提出比较与选择32.2方案选择：42.3方案论证：52.4具体方案的确立53.系统硬件设计与元器件选择63.1系统的总体设计63.2各个电路模块的设计64.系统软件设计104.1程序总体流程图114.2功能模块的流程图125.系统测试125.1系统调试的方案（方法）125.2系统测试

5、仪器125.3测试结果136.系统电路存在的不足和改进的方向与结论147.附录157.1附录1设计任务157.2附录2主电路原理图167.3附录3部分程序清单177.4附录4元器件清单227.5附录5参考文献22221.设计任务与要求1.1设计任务(见附1)1.2设计要求(见附1)1.3题目分析开关电源电路是电力电子电路中的一种，被广泛应用在小功率及各种电子设备领域，顾名思义，开关电源就是电路中的电力电子器件工作在开关状态的电源，对于AC/DC电路，主要控制对象是电压和电流。本题目要求通过变压器和AC-DC变换电路实现将单相工频交流电转换为稳定在36V的直流电压

6、输出。题目难点是在保证输出电压基本不变的前提下实现输出电流在一定的范围内变化，以及输入端电压在一定范围内波动时，保证输出电压稳定。2.方案的比较与论证2.1主电路方案的提出比较与选择方案一:图1单相全桥电路直接采用单相全桥pwm控制电路。如图1所示，在整流运行状态下，当Us>0时，有V2，VD4，VD1，Ls和V3，VD1，VD4，Ls分别组成了两个升压斩波电路。以包含V2的升压斩波电路为例，当V2导通时，Us通过V2，VD4向Ls储能，当V2关断时，Ls中储存的能量通过VD1，VD4向直流侧电容C充电。当Us<0时，有V1，VD3，VD2Ls和V4，VD2，V

7、D3，Ls分别组成了两个升压斩波电路，工作原理和Us>0时类似。因为电路按升22压斩波电路工作，所以如果控制不当，直流侧电容电压可能比交流电压峰值高出许多倍，对电力半导体器件形成威胁。可以看出电压型PWM整流电路是升压型整流电路，满足题目要求。将输出电压采集回DSP比较后根据比较结果调节其PWM控制以使输出电压维持稳定。方案二：经过二极管整流桥将24V正弦波整流，然后经由BOOST电路升压到36V，主电路流程图如下：图2　方案二流程图通过对负载的电压电流的采集，送到主控芯片，经过PID调节算法达到输出合适的PWM波，实现闭环控制，使电压电流达到额定。122.12

8、.2方案选择：方案一中程