瑞萨杯20xx电子设计竞赛设计报告(编辑修改稿)

瑞萨杯20xx电子设计竞赛设计报告(编辑修改稿)内容摘要：

1vout，其中 inv =24v 为了使电流连续并获得较好的效果， boost 电路的参数选取如下： L1=700uH,C2=330vF 驱动模块 驱动 MOSFET 电压需要 15v 左右，而 主控芯片 的输出电压 达不到， 为了能成功驱动 MOSFET 需要加装驱动电路来对输出 电压进行放大。 由于集成芯片的性能良好，设计更加优良，而且有输入输出隔离比较适合使用， 综合考虑选用 A3120。 该芯片是专门的 IGBT 的驱动芯片，芯片内部具有光电隔离， 对输入和输出有隔离作用，这样不会对钱电路有影响。 驱动模块的设计原理图如下： 图 7 驱动电路原理图 辅助电源模块： 由于芯片的工作需要直流电源，但是并没有提供可用的直流源，所以购买成品电源模块，直接从 220V 电源出获取，以便让芯片正常工作。 选用 220V转直流模块 JSJ55A2T0515，提供稳定的直流供给芯片，使得芯片正常工作。 8 过流保护 ： 方案一 用熔断丝，当电流多大熔断保护电路。 但是要求过流 177。 时过流保护，熔断丝不能达到精确要求。 方案不可用。 方案二 采用三极管的开关特性，用耐流大的三极管接到主电路，主控电路上电初始化 将三极管导通使电路接通，当监测到过流主控发出信号将三极管关断，使之达到保护的作用。 方案有可行行。 方案三 在方案二的基础上改进， 采用继电器 jw2sndc12v。 将常闭开关接入主电路，继电器电源正端经三极管后接入地端，三极管基极接入主控芯片 I/O口，主控芯片上电复位初始化使三极管处于关断状态，继电器不 动作， 主控芯片实时监测当前流过负载的电流，判断是否有过流 ，一旦过流，主控芯片使 I/O 电平变化导通三极管，使得继电器动作 ，将常闭开关断开，从而切断主电路，达到过流保护的作用。 方案的可行性高，即可采用，过流保护的电路原理如如下： 图 8 过流保护原理图 功率因数调整电路： 通过 电压和电流传感器采集电源侧电压，负载侧电流，用编程方法 计算相位差，经由 PID 调节，控制 PWM 占空比，实现功率因数的调整。 原理图如下： 9 图 9 功率因数矫正的仿真原理图 电压电流测量电路： 对于输出负载 与输入 的电压电流测量采用 电 压传感器 VSM025A 与电流传感器 CSM005A。 传感模块的引脚图如下： 图 10 VSM025A 引脚图 10 图 11 CSM005A 传感器引脚图 对于 VSM025A 是，， 将输出端 M 接到 ADC 采样，通过算法转换即可得到当前负载电压。 对于 CSM005A，使用其匝数比 5:1000，原边额定输入 5A，副边额定输出 25mA， 由于 ADC 采集的是电压信号，所以 需要在其输出端接100Ω 电阻到地， 然后将输出端 M 送到 ADC 采样， 通过算法将当前的电流计算出来。 由于不希望传感器输出的信号受到后级电 路的影响，需要对信号进行隔离，可采用运放 接成信号跟随器，将信号进行隔离，运放可采用具有双运放的 LM358，隔离电路原理图如下： 主电路设计 由于将电路已经模块化，系统的组成即是各个模块的拼接，主电路即为负责进行电压的变换。 整个系统的综合设计图 系统原理图见附录 2. 提高效率的方法 1. 尽量选用低开关损耗的开关管 ； 2. PWM 波的 频率要用合适的频率，太高 在开关管上 就会造成损耗加大； 3. 整流桥要用压降小的二极管 ； 4. 电路设计要合理不要冗余 ； 5. 提高功率因数，减小电源侧无功功率； 6. 其他方法等。 计 TMS320F2812 是 TI 公司的一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的 32位定点 DSP芯片。 该芯片兼容 TMS320LF2407指令系统最高可在 150MHz主频下工作，并带有 18K8 位 0 等待周期片上 SRAM 和 128k16 位片上FLASH（存取时间 36ns）。 其片上外设主要包括 28 路 12 位 ADC（最快 80ns转换时间）、带有两个事件管理模块 （ EVA、 EVB） ，分别包括 6 路 PWM/CWM、2 路 QEP、 3 路 CAP、 2 路 16 位定时器（或 Tｘ PWM/Tｘ CMP）。 另外，该 11 器件还有 3 个独立的 32 位 CPU 定 时器，以及多达 56 个独立编程的 GPIO 引脚 TMS320F2812 采用哈佛总线结构，具有密码保护机制，可进行双 1616乘加和 3232 乘加操作，因而可兼顾控制和快速运算的双重功能。 由于DSP2812 芯片内部有 12 位的 ADC，还有 EVA， EVB 分别具有 6 路 PWM 输出，省去了要用额外 ADC 和 PWM 发生芯片，使得系统得以简化，减少工作量，是系统可靠性得到增加， 所以选择该芯片作为电路的主控是很好的选择。 程序总体流程图 程序主要目的是根据采样的电压电流计算功率因数，调节输出电压。 题目要求输出在负载调 节时和输入变化时保持稳定，同时也要保证整个电路的效率和功率因数。 在整个实验过程中只有调节负载时和调节输入电压时可以手动调节，所以设置如下的程序流程： 12 功能模块的流程图 功率因数测量模块 过流保护模块 系统调试的方案（方法） 由于系统对电路效率有一定的要求，所以 需要测量 AC/DC 输入端、输出端电压、电流来计算功率因数与效率。 测试 采取 直接测量负载端和变压器副边的电压电流。 系统测试仪器 输出电压测试和输出波形纹波测试采用模拟示波器 型号 DS1052D 13 电源提供采用工频 220v 直接接入 单相电参数测量仪 测试结果 (1)系统额定工作状态 调节输入电压至 VS 24U  ，调节负载电阻使输出直流电流至 AIO 2 . 输出直流电压值为 Vout= 输出电流值为 Iout=2A (2)负载变化时的工作状态 在输入电压保持 VS 24U  时，调节负载使输出电 流在 ~ 变化， 每变动 测量一次，同时计算每次的负载调整率。 负 载调整率的计算公式%100S112 OOOI U UU ,其中 1UO 为 OI 时的直流输出电压， 2OU 为OI 时的直流输出电压。 Vin/V Vout/V Iout/A 电压调整率 24V % 1 2 通过多。