2013全国电赛A题标准格式电子版论文.doc

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1、2013年全国大学生电子设计竞赛单相AC-DC变换电路（A题）【本科组】2013年9月7日24摘要：本设计利用PFC控制系统和51单片机控制系统，通过对电路系统实施监控和调整，来达到对电路性能的提升，以保证电路输出满足题目要求，负载电压误差不超过±0.1V,负载调整率和电压调整率均不超过0.5%，功率因数在95%以上。并且能够使电路在出现过流时能系统断电，实现保护，保证整个电路系统安全、高效的运行。关键词：单片机控制，自行校正，过流保护24目录1.设计任务52.设计要求52.1基本要求52.2发挥部分53.设计方案评定与选择6方案一：6方案二：6方案三：64.单元模块设计74

2、.1AC/DC电源模块74.2Boost升压模块74.2.1Boost升压结构特性分析74.2.2样机电路设计94.2.3储能电感L104.2.4输出电压取样电阻R1、R2114.2.5开关S114.2.6输出二极管D和输出电容器C2114.2.7外补偿网络114.2.8斜坡补偿124.3功率因数校正模块144.4功率因数测量模块144.5电路保护模块154.689C54单片机控制模块154.7LCD液晶显示模块154.7.1液晶显示原理154.7.2引脚功能说明164.7.31602液晶模块的指令（说明：1为高电平、0为低电平）164.8直流电源供电模块175.程序设计17

3、6.系统调试与分析186.1测试仪器：186.2硬件调试18246.3软件调试186.4软硬联调196.5结果分析（系统对题目完成情况）197．结束语19参考文献：19附录一：控制电路20附录二：源程序2024单相AC-DC变换电路（A题）【本科组】1.设计任务设计并制作如图1所示的单相AC-DC变换电路。输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为2A。图1单相AC-DC变换电路原理框图2.设计要求2.1.基本要求（1）在输入交流电压Us=24V、输出直流电流Io=2A条件下，使输出直流电压Uo=36V±0.1V。（2）当Us=24V，Io在0.2A～2.0A范围内变化时，负

4、载调整率SI≤0.5%。（3）当Io=2A，Us在20V～30V范围内变化时，电压调整率SU≤0.5%。（4）设计并制作功率因数测量电路，实现AC-DC变换电路输入侧功率因数的测量，测量误差绝对值不大于0.03。2.2.发挥部分（1）实现功率因数校正，在Us=24V，Io=2A，Uo=36V条件下，使AC-DC变换电路交流输入侧功率因数不低于0.98。（2）在Us=24V，Io=2A，Uo=36V条件下，使AC-DC变换电路效率不低于95%。（3）能够根据设定自动调整功率因数，功率因数调整范围不小于0.80~1.00，稳态误差绝对值不大于0.03243.设计方案评定与选择89

5、C52单片机控制模块、LCD液晶显示模块、按键控制模块、直流电源供电模块组成。在本设计中，核心采用PFC校正技术，因此重点对PFC控制方案的选取进行论证。方案一：使用PWM斩波后利用高频变压器隔离升压的方案。该方案电路原理简单，所需元器件少，方便焊接。但由于高频变压器的加工设计等问题，改进难度大，使用受到限制，而且其电压需要高频整流滤波，电压毛刺较大，精度低，所以不用该方案。方案二：选用TI公司的UC3854。UC3854封装引脚多，从而导致应用电路复杂，线路之间的干扰较大，因此产品的噪声较大。对焊接工艺要求较高，而且调试电路的难度较大。UC3854组成的PFC电路还需要调节

6、电压放大器电流、放大器和乘法器。方案三：采用带PFC的Boost型DC—DC升压器。该电路有专用的控制芯片，容易实现，电路结构简单，同时采用PFC功率因数校正技术，功耗低，输出电压范围宽。输出电压波形中毛刺也比方案一要小。选用TI公司的UCC28019。UCC28019交流输入市电电流总谐波畸变率低，功率校正因数高，抗干扰能力强，封装引脚较少，PFC控制部分电路相对简单。只需调节一个放大器的补偿网络即可,高压起动源直接接在高压输入端，光耦直接接到IC的端子，不再处理放大器的补偿，前沿消隐做在IC内部，IC外部只有电流取样。这样的做法使设计的步骤减少了。综合比较，选择方案三。方

7、案流程图如图2所示图2方案流程图244.单元模块设计4.1AC/DC电源模块自耦变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈端电压，实现电压的变换。由于初级和次级线圈直接相连，致使会有跨级漏电的危险。隔离变压器是一种1/1的变压器，它的输出端跟输入端是完全“断路”隔离的，这样就有效的对变压器的输入端起到了一个良好的过滤作用，从而给用电设备提供了纯净的电源电压。由于MOSFET管工作时频繁的开关，因此对电路的干扰较大，在整流电路前加入EMI滤波电路，从而