AC-DC电源.docVIP

2013年全国大学生电子设计竞赛 ）【组】 2013年9月6日 1．设计任务(或设计题目)与要求(或技术指标) 1 1．1设计任务（见附录1） 1 1．2技术指标（见附录1） 1 1．3题目分析 1 2．方案比较与论证 1 2．1各种方案比较与选择 1 开关电源电路控制方案比较： 1 过流保护方案比较： 2 方案选择： 3 2．2方案证论 3 3．系统硬件设计 4 3．1系统的总体设计 4 设计思想： 4 设计步骤： 4 3．2单元电路的设计及参数计算 5 功率因数测量校正模块： 5 DC/DC升压稳压模块： 5 主电路设计： 6 3．3发挥部分的设计与实现 7 3．4电路原理图(见附录2) 7 4．系统软件设计 7 4．1程序总体流程图 8 4．2各个功能模块流程图 9 过流保护模块： 9 基本功能模块： 9 扩展功能模块： 10 4．3程序清单(见附录3) 10 5．系统调试 10 5．1电路的测试方案(方法) 10 5．2测试仪器 11 5．3测试结果（基本要求测试） 11 5．4 发挥部分的测试 12 6．系统电路存在的不足和改进的方向与结论 13 7.附录 14 附录1 设计任务 14 附录2 主电路板电路原理图 16 附录3 部分程序清单 16 附录4 元件清单 20 1．设计任务(或设计题目)与要求(或技术指标)1．1设计任务 1．2技术指标 单相AC-DC变换电路开关电源电路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DC电路，可以变换的主要对象是电压和电流。在这道题目中，要求Us=24V、输出直流电流Io=2A 条件下，使输出直流电压Uo=36V±0.1V且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。这道题的难点95%，在于实际操作中开关电源2．方案比较与论证 2．1各种方案比较与选择 晶闸管虽然可调输出电压，但是其本身太易损坏，不易控制，所以本设计采用方案二。 DC/DC开关电源电路的选择方案 方案一：芯片设计电源UC3843 是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流至直流变换器应用而设置，具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，是驱动功率MOSFET的理想器件。 方案二：使用常见uc3843芯片设计电2．2方案证论 UC3843 具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，是驱动功率MOSFET的理想器件。功率MOSFETUs=24V，Io 在0.2A～2.0A 范围内变化时，负载调整率SI也比较小 可以满足题目要求。 2.3控制系统的论证与选择 采用UC3843 具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，是驱动功率MOSFET的理想器件Uc3843广泛应用于电子信息设备的电源电路设计中。根据UC3843的功能特点，结合Boost电路拓扑结构，完全可设计成电流控制型的升压DC-DC电路。该电路外接元器件少，控制灵活，成本低，输出功率容易做到100W以上，具有其他专用芯片难以实现的功能。且此芯片输出pwm稳定可调，外接电路简单易行，不需要单片机控制，使用方便。 2.2 Boost电路参数的计算 2.1.3稳压控制方法与电路分析 稳压模块控制电路采用三段稳压集成电路IC芯片元器件LM7812，它适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。将其运用在UC3843供电电路中具有电路简单、性能稳定等特点。稳压控制方法采用UC3843反馈控制的方法，简单可靠且易于实现。 2.2.1 电感值计算 根据题目要求，Uo=36V,而输入到直流母线上的电压Uin=32V，取R=20欧姆，Ts=1/f，f=25KHZ，当D取1/3时，由公式可求得： L≥RTs(1-D)/2 由上式可知，要使系统电流工作在连续状态，电感值应该在530uH以上，本系统选择的电感值为1mH 2.2.2电容值得计算 电容的大小决定负载电压的波动程度，因此负载的电压波动可作为选择电容的依据。在MOS管导通期间，导通时间为αT，负载电流靠电容放电得以维持。设在整个MOS管导通期间内电压变化ΔU，并假设负载电流I在此期间恒定，则电容电压亦即负载电压下降了 根据上式可确定电容的数值，ΔU 与I 和 均有关，考虑在最严重的情况下仍能保证电压的波动符合要求，电容的容量应满足 上式中，为输出电流的最大值 。 通过估算，电容的取值为1000μF。 2.2.3 MOS管型