单相ac-dc变换电路_电子设计竞赛a题(编辑修改稿)

单相ac-dc变换电路_电子设计竞赛a题(编辑修改稿)内容摘要：

的瞬间对电容充电，所以输入交流电流 i 波形严重畸变，呈脉冲状（在滤波电容 C=1000uF，负载电阻 R=100 时，脉宽为 4mS）。 脉冲状的输入电流，含有大量谐波，一方面使谐波噪声水平提高，同时 AC— DC 整流 电路输入端必需增加滤波器，成本高，体积、重量大。 如果把基波分量定为 100%，则电流的三次谐波分量达 %,而五次谐波分量也达到 %，…；总的谐波电流分量有效值（或称总谐波畸变 Total Harmonic Distortion，用 THD 表示，其表达式为 ）为 %，输入端功率因数只有 %。 稳压电路 122R M SnR M SnIIT H D 7 图 32 稳压电路模块原理图 LM2577 是 National Semiductor 公司生产的一种典型的升压式集成开关电源调整器，广泛应用在许多电子产 品的电源电路中。 它具有外接元器件少、输入直流电源电压范围宽 (～ 40V)、输出开关电流达到 3A、内部有固定频率(52kHz)振荡器、电流反馈型工作方式、有软启动、电流限制、欠压锁定和热关闭保护等功能。 可以接成简单升压、隔离和多输出电压的开关电源电路。 它的封装有 5 引脚的 TO220 形式与 4 引脚的 TO3P 形式等 ,输出直流电压有 12V、15V和可调 (ADJ)。 参数计算： 设计实例的输入指标是：输入电压范围是 20V~30V，额定输入电压为 24V，输出稳定电压 VVO 36，最大 输出电流 Iomax=。 线圈电感量 L： VV VVO U TIN 36,20( m in ) ， 使用的快恢复二极管 MUR420 正向导通压降为 ，开关管的最大占空比 D(max)可得知。 AAV VIOUTINL O A D ( m i n)( m a x)  （ 1） 4 5 ( m i n )( m a x )   VVV VVVD FO U T INFO U T （ 2） 线圈中储蓄能量 )()(52020 )( 10 6( m i n )( m a x ) usVusVHz VTE VD IN  （ 3） 满负载时线圈中平均电流 ADII L O A DDCI N D ( m a x) ( m a x),  （ 4） 如果 D(max),由上述计算的 TE 和 IDCIND,在 下图 求得交点即为电感值，如果 D(max) ≥ ，这时用公式 计算电感值。 )1( )12)(( m a x m a xm i nm i n D DVL l  （ 5） 由图可以得到 L的值在 330 uH～ 220 uH 之间，我们选择 L=250uH。 8 补偿网络 R2 、 C3 和输出电容 COUT 的确定： KIN OUTV VIR L O A D ( m in )750 2 2( m a x )2 （ 6） 同时器件要求 R2 ≤ 3K,所以 符合。 uFL VV IRC OUTIN L O A DOUT ( m i n ) ( m a x )2  （ 7）   uFLVVRVCO U TININO U T 2 834 87 8 0 0 )( 3 5( m i n )2( m i n ) 10   （ 8） 因 COUT 要取较大些，选择 VuFCO U T 501 0 0 0。 nFVR CVCINO U TO U T ( m i n )2223  （ 9） 实际取 )(1003 uFnFC  ， CIN 采用 的瓷片电容和 220uF 的电解电容组成。 输出电压调节电阻 R1 、 R3 选择 ： 与 VOUT 的关系为 )1( 31 RRV VOUT  （ 10） R3 一般取 2 K ，则 KVVRR OUT )(31  （ 11） 9 输出过流保护电路 图 33 过流保护电路原理图 图 33 所示为单相电压变换电路的过流保护电路，在因某种原因（ 如输出短路）使电路输出过流时，保护电路即成恒流源，使电路不至因输出过流而损坏。 AMS1117 系列稳压器有可调版与多种固定电压版，设计用于提供 1A输出电流且工作压差可低至 1V。 在最大输出电流时， AMS1117 器件的压差保证最大不超过 ，并随负载电流的减小而逐渐降低。 AMS1117 的片上微调把基准电压调整到 %的误差以内，而且电流限制也得到了调整，以尽量减少因稳压器和电源电路超载而造成的压 力。 LM311P 是高灵活性的电压比较器，能工作于 到 30 伏单个电源，该设备的输入可以是与系统地隔离的，而输出则可以驱动以地为参考或以VCC 为参考，或以 VEE 电源为参考的负载。 微调管脚（管脚 5 和 6）用作不需要的辅助输入，如果没有连接到微调电位计上，应该短接。 功率因数检测电路 图 34 功率因数检测电路 原理框图 功率因数是供用点网络的一个重要参数，它是衡量电力系统是否经济运行的一个重要指标，所以准确测量功率因数在电力系统中具有重要的意义。 在正弦电路中，可以通过测量电压、电流间的相位差，计算出功率因数，并根据电流滞后或者超前电压，判断出负载是感性还是电容性的。 对于某一正弦信号，电压过零检测 电流过零检测 比 较 器 STC51 单片机 最小系统 LCD 显示 10 周期性地出现过零点，测出过零点的时间即可以测出该信号的相角。 通过电压互感器和电流互感器得到低压交流信号，然后通过整形电路将交流信号转换为 TTL 方波脉冲。 相位差的计算原理是利用输入两路信号过零点的时间差，以及信号的频率来计算 2 路信号的相位差。 两路信号的相位差：  3 6 0/3 6 0 T FkNT t （ 12） 其中，  N 为两路信号的上升沿分别触发计数器的差值， Fk 为单片机时钟频率，T为输入信号的周期。 单片机对模拟信号的读取时通过 A/D 转换器来实现的，并有效的进行输出，它具有全集成化、高精度化、高性能、高可靠性等优点。 显示 电路 显示电路采用的是 单片机控制液晶显示，从功率因数检测电路输出的电压、电流进入单片机控制的中断系统，利用单片机的计数功能 测量出电压和电流的相位差，进而计算出 功率因数并显示出来。 主电路设计 本系统采用 LM2577 作为主控器件，利用 AMS1117 和 LM311P 组成输出电流保护电路，通过 单片机采样，按照程序中计算公式进行计算，计算结果用来判断电路中此时的电流，并根据要求的条件来控制显示。 主电路板电路原理图（ 见 附录 3） 总体的 程序设计 流程 在本设计中，电网输出的功率因数检测程序是通过 AT89C51 的外部中断 0、外部中断 1和定时器来完成 ，通过设置 TMOD 寄存器，使定时。