探讨2014年全国电子设计大赛a题论文

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1、探讨2014年全国电子设计大赛A题论文探讨2014年全国电子设计大赛A题论文_2014年全国电子设计大赛本科组A题论文导读：的水平。该芯片通过双闭环完成控制功率因数，内环为电流环，外环为电压环。数据检测部分以单片机C8051f020为核心，通过片内AD采样输出电压和电流，通过相位差测量法测量功率因数。另外单片机还能控制继电器完成过流保护的功能。本设计具有输出电压稳定，电压和负载调整率小，高功率因数和高AC-DC转换效率的特点。关2014年全国电子设计大赛单相AC-DC变换电路（A题）设计报告：参赛学校：北京邮电大学2014年8月31日摘要：本系统由四

2、个模块组成：整流滤波电路，DC-DC电路，PFC控制电路和数据采集电路。DC-DC电路部分为Boost电路，通过控制开关管通断的占空比来达到控制输出电压的目的。PFC电路以UCC28019为核心。UCC28019是专用的功率因数校正控制芯片，能以极小的谐波失真获得接近单位功率因数的水平。该芯片通过双闭环完成控制功率因数，内环为电流环，外环为电压环。数据检测部分以单片机C8051f020为核心，通过片内AD采样输出电压和电流，通过相位差测量法测量功率因数。另外单片机还能控制继电器完成过流保护的功能。本设计具有输出电压稳定，电压和负载调整率小，高功率因数

3、和高AC-DC转换效率的特点。关键词：Boost电路；PFC控制；UCC28019；C8051f020一、方案设计与论证1方案的比较与选择通过初步分析，我们认为要实现电路要求的功能，可以将电路整体进行划分，各模块功能如下图所示：隔离变压器BOOST电路电压反馈~220V整流输入电压负载PFC控制功率因数检测单片机过流保护液晶显示电压电流检测2方案的描述与论证下面就电路的主要模块：整流模块，BOOST升压电路，PFC控制电路，检测电路以及过流保护电路模块进行方案选择与论证。（1）整流方案比较：方案一：由于整流电路结构比较简单，所以可以采用二极管和电容搭

4、建出模拟的全波整流桥，但是一般来说这样的电路效率不高，所以不采用。方案二：采用集成整流桥，配合铝电解电容进行滤波。这种方案有比较成熟的芯片技术为基础，更加简单可靠。（2）BOOST升压电路与PFC控制模块：BOOST基本的结构如下：使用通过控制S1的开合的占空比，可以调节电路的输出电压。这里采用脉宽调制技术（P）进行控制。方案一：采用FPGA实现通过对后级反馈回的信号采样计算，纯软件计算调整P波的占空比等控制参数，这样可以简化电路，减少功耗，降低材料和装配的成本，而且可减小干扰，但是程序设计复杂，限于本组知识和能力的限制，不选用该方案。方案二：采用集

5、成芯片实现经查询资料，发现TI公司的功率因数校正芯片UCC28019可以很好地满足要求，该芯片采用平均电流模式对功率因数进行校正，使输入电流的跟踪误差产生的畸变小于1％，实现了接近于1的功率因数。而且芯片应用简单，保护功能强大，驱动能力强，调试简单，由UCC28019组成的PFC电路,只调节一个放大器的补偿X络即可。因此，此方案相对来说简单5探讨2014年全国电子设计大赛A题论文_2014年全国电子设计大赛本科组A题论文(2)导读：当1t=2t=0可得:1=2=所以相位差为:=12=2/式中=12,为周期。上式表明,两个同频率的正弦信号的相位差可以用

6、它们相应的过零点的时间差来表征。所以本测量可以通过测量两个矩形波信号的占空比的方法来测量。此种方案降低了软件算法的难度，可以用单片机计算，精度满足要求，电路也比较简单，所以我易行，而且实验结果证明该方案完全达到题目的要求。（3）功率因数检测：电路的功率因数PF=γcos，其中为输入电压和输入电流的相位差，γ为输入电流失真系数，当γ为定值，测出相位差再经过余弦运算即可得到PF。方案一：波形分析法首先分别对电压和电流进行采样，得到各自离散的采样序列，然后进行离散傅里叶变换（DFT变换）。再分别根据DFT变换后得到的电压、电流的实部和虚部。计算出各自的基波

7、初相1、2。根据电路理论，电压与电流的相位差θ=

8、

9、，功率因数为cos。这种方法从基本理论出发，采样速率较高时比较准确，但是需要大量软件资源，在这里来说没有必要。所以不采用此方案。方案二：过零鉴相法将提取的的正弦电压电流信号经过放大整形后成为方波信号,其前后沿对应于正弦信号的正向过零点和负向过零点,将两个方波信号分别送入RS触发器的置位端和复位端,基准方波信号的前沿(或后沿)将触发器置位,测量方波的前沿(或后沿)将其复位。RS触发器输出的脉冲宽度,即电压信号的过零点与电流信号的过零点之时间差。设电压、电流信号分别为:1t=Esin(1)；2t=Esi

10、n(2)；1t过零的时刻为1,2t过零的时刻为2当1t=2t=0可得:1=2=所以相位差为:=12=2/式中