单相ac-dc变换电路(a题)设计报告_全国电子设计竞赛(编辑修改稿)

单相ac-dc变换电路(a题)设计报告_全国电子设计竞赛(编辑修改稿)内容摘要：

) 0 .9 1 24 . 5 6 5 . 0 222R IP P L EL P E A K IN P E A K II I A     _ ( m a x ) 5 5 2S O CS E NS EL P E A KVR I    （ 7）、 为使器件避免由于瞬时峰值电流的损害，用一个 RISENSE=220  的电阻与ISENSE引脚串联，同时在该引脚 处与地线之间接 1只 1000pF的电容 CISENSE，以改善抗干扰性能。 （ 8）、为了使电源功耗尽可能小及使反馈电压误差最小，反馈电阻 RFB1=100K， RFB2按下式计算： 12 5 1 0 0 1 6 .1 33 6 5R E F F BFBO U T R E FVR KRkVV     实际 连接一个滑动变阻器 101,另外还需要在 VSENSE引脚处接 1只小电容以滤除噪声干扰，一般 CVSENSE=820pF。 （ 9）、输入低电压保护 (Brown Out Protection)电路中，由 RVINS1和 RVINS2分压获得的电压，从 UCC28019的 4脚 (VINS)进入， 当引脚电压低于 ，芯片将切断从 8脚(GATE)的驱动输出。 RVINS1和 RVINS2的参数计算如下： 假设流经分压电阻的电流为输入偏置电流的 150倍，即 150 15VINSI A A   若()24AConVV，则 ( ) _ _ ( m a x )1 2 2 2 4 0 . 9 5 1 . 6 215A C o n F B R I D G E E N A B L E thV I N SV I N SV V V I N S V V VRMIA          _ ( m a x ) 12( ) _ ( m a x ) _1 . 6 2 9 0 .12 2 2 4 1 . 6 0 . 9 5E N A B L E th V I N SV I N SA C o n E N A B L E th F B R I D G EV I N S R MRkV V I N S V V V V          9 实际设计中 RVINS1取 2M ， RVINS2取 100k。 另外在 VINS引脚与地之间还接有电容 CVINS，主要作用是滤除纹波电压，防止误触发输入低电压保护电路；其次可以延迟一定时间启动输入低电压保护电路。 CVINS的放电时间一般要求大于输出电容的保持时间； COUT的保持时间为一个周期，因此当 CVINS的放电时间满足半周期的 ，可以按下式得到 CVINS的值： __( m i n )2 . 5 2 5 . 62 2 4 7H A L F C Y C L EC V IN S d is c h r gL IN ENt m sf H z   __ ( m in )22_122 5 . 6 0 . 8 70 . 7 61 0 0 l nln 1000 . 9 2 40 . 92 1 0 0C V I N S d is c h r gV I N SB R O W N O U T thV I N SV I N SI N R M SV I N S V I N St msCFVV I NS kR kRVMkRR                      取为 1 F。 PFC 控制电路参数计算 PFC 控制电路采用 TI 公司的专用 PFC 芯片 UCC28019，作为整个校正系统的控制器。 UCC28019 为持续传导模式的 PFC 控制器，锯齿波振荡频率为 65K，输出方波最高占空比为 97%，内带 5V 的电压基准，推挽式输出的驱动电压可达 ，电流达。 具有电源输入软启动保护，以及反馈电压欠压，过压锁存和峰值电流限制，此外还设有电压，电流反馈补偿端。 校正后的功率因数可达 89%，特别适用于 BOOST 升压电路，输入电压范围宽，输出功率大。 PFC 控制的电路设计如 图 9 所示： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 S e p 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : D : \ P r o t e l \ E x a m p l e s \ 电子兴趣小组 . d d b D r a w n B y :C i c o m p1 . 1 U FC71 U FC38 2 0 P FC v c o m p p0 . 3 3 U FC v c o m p3 . 3 U FR v c o m p2 7 KC91 . 1 U FR72 2 0C61 U F1234 5678G N DI C O M PI S E N S EV I N SG A T EV C CV S E N S EV C O M PU C C 2 8 0 1 9U1V C C开关元件栅极输出电压检测点输入电流检测点电压补偿点 图 9 PFC 控制电路图 其中控制电路 12V 电压供电，图中 R7 和 C7 对输入电压值进行滤波， R7 采用 220欧的电阻， C7 取 1 F ,C6 是输入电压采样后的滤波电容，取值为 1 F。 （ 1）、 VCOMP 端的补偿网络参数的确定 :一个由电阻和电容组成的网络连接在VCOMP 端与地之间起到补偿作用。 跨导误差电压放大器输出的电流对该网络的电容进行充电或者放电，目的是建立合适的 VCOMP 电压来保证系统正常运行。 查手 册可知， 10 电压传递 函数的开环增益在 10Hz时为 GVLDB(f)=， 另外可知 ： gmv =42us， K1=7， KFQ=1/65kHz=， M1M2=， FV=10Hz， FPOLE=20Hz 根据已知条件首先需要计算出脉宽调制到功率级的极点 _PWM PSf 的值，然后利用相应公式计算出各元件参数： _ 3312 21211 1 . 8 1 47 0 . 0 6 4 ( 3 6 ) 7 7 3 8221 5 . 3 8 5 0 . 3 7 ( 1 8 )P W M P SS E N S E O U T O U TF Q I Nf H zK R V C V FVK M M V sVs       ()_0 . 7 0 9202010421 . 8 1 4 3 . 41 0 2 1 01 0 2V L d B fVP W M P SV C O M P G d BVf Hzg m v Sf HzCFHzf   实际 CVCOMP取值。 _11 2 CO M PP W M P S V CO M PRkf C F      实际 RVCOMP取 27k。 _ 3 .3 0 .3 2 42 1 2 2 0 2 7 3 .3 1V C O M PV C O M P P P O LE V C O M P V C O M PC FCFf R C H z k F           实际取值 F。 （ 2）、 ICOMP 端是跨导电流放大器输出端 ： 此端与地之间接有一补偿电容 CICOMP，主要起补偿和平均取样电流信号的作用。 从手册上可以得到平均电流极点LAVGf =， gmi =， M1=， K1=7，则可利用公式计算出的 CICOMP 取值： 110 .9 5 0 .4 8 4 11002 7 2 9 .5IC O M PIAVGg m iM mSC p FK f k H z    3 电路与程序设计 电路的设计 系统总体框图 系统总体框图如图 10 所示， 220V 交流电压经过隔离、降压、整流、滤波后，得到比较稳定的直流电压，在经过 DC/DC 电路升压后再滤波得到比较平滑的直流输出电压 ；PFC 控制电路采用 UCC29019 作为控制器，提高了电源的功率因数 ，具有良好 的电压调整率和负载调整率； 同时在变压器副边检测的电压、电流信号经过比较器整形 后 ， 送入STC89C51 单片机对 其 进行分析处理， 外接 LCD 液晶显示 功率因数。 当输出电流大于 时， UCC29019 的 3 脚 ISENSE 做软式过流限制 ， 4 脚 VINSAC 电压检测端电压超 11 出阀值，起过流保护作用。 图 10 系统总体框图 主电路 子系统框图与电路原理图 主电路 子系统框图 图 11 主电路 子 系统框图 主电路 子系统电路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 6 S e p 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : D : \ P r o t e l \ E x a m p l e s \ 电子兴趣小组 . d d b D r a w n B y :1234Q1B R I D G E 1R12 0 0 R22MR5R31 0 0 KC41 U FC31 U FC21 U F+ C14 7 U FC51 U FL1G 8 6 4 1 5 4 L FD3B 2 0 1 0 0 6D1F R 1 0 7D4R4R61 0 KU2Z I F R 5 4 0+ C 1 04 7 0 0 u fC61 U FC70 . 1 U FC83 . 3 U FR72 7 KC90 . 3 3 U FC 1 18 2 0 P FR81M1 2J3D I D I L I A N J I E+12R T 91 0 5R 2 _ 2R 2 5 20C 2 _ 20 . 1 U F+ C 1 0 04 7 0 0 u f1234 5678G N DI C O M PI S E N S EV I N SG A T EV C CV S E N S EV C O M PU C C 2 8 0 1 92 4 V A C输入1 2 V D C输入输出 隔离变压器 AC/DC 整流 DC/DC 变换 PFC 控制 AC 220V 负载 AC24V 输 入 电 压 电流检测 电压反馈 自耦变压器 36V 隔离变压器 AC/DC 整流 DC/DC 变换 PFC 控制 电压电流 互感器 比较器 单片机 液晶显示 AC 220V 负载 AC24V 输 入 电 压 电流检测 电压反馈 自耦变压器 36V 12 图 12 主电路 子系统电路 辅助电路 子系统框图与电路原理图 辅助电路包括过流保护电路、功率因数测量电路。 功率因数测量电路 子系统 框图 以 STC51 单片机为核心的功率因数测量系统硬件结构图 如图 13 所示。 该测量系统主要由电流互感器、电压互感器、整形修正电路、单片机、 LED 显示器和通信接口等组成。 图 13 功率因数测量电路 子系统框图 功率因数测量电路 子系统电路 在 LM393 的输入端加了两个 IN4108 稳压二极管将输入信号控制在 — +之间，经过零比较器将正弦信号转变成方波；用触发器 CD4013 去除高频信号，滤除谐波干扰；通过 2 个施密特整形触发器，得到 TTL 方波信号。 送入单片机进行分析处理。 原理图如图 14 所示： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 S e p 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : D : \ P r o t e l \ E x a m p l e s \ 电子兴趣小组 . d d。