1、1题目：单相 AC-DC 变换电路（A 题）摘 要本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统在AC-DC变换电路中采用基于SG3525的推挽式升压对交流信号经过整流滤波后的直流信号进行升压变换；由AD芯片TLC549和单片机STC89C51组成系统测控与显示单元，采用液晶显示器1602作为系统的状态和运行数据显示屏。该系统由AC-DC变换电路，功率因数提高电路，测量与显示等几个模块构成。通过实际测试，该系统在指定条件下能够使输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为 2A；负载调整率，电压调整率，功率因数的测量与误差控制，输出过流保护功能等基本要求均得以实现；功率因数的校正达到了发挥
2、部分的要求。另外，系统还增加了实时输出电压电流数据显示等实用功能。2一 方案论证1DC-DC升压方式的比较与选择在AC-DC变换电路中，先对交流电压进行整流滤波得到直流电压，在对其进行DC-DC升压变换。因此首先选择DC-DC升压方式。方案一：全桥加 DC-DC 变换方式。脉冲变压器原边是两个对称线圈，两只开关管接成对称关系，轮流通断。推挽式电源电压利用率高、输出功率大、能实现较大的升压比、两管基极均为低电平、输入输出隔离，驱动电路简单。主要缺点：变压器绕组利用率低、对开关管的耐压要求比较高（至少是电源电压的两倍） 。方案二：全桥加滤波器变换方式。由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压器原
3、边。与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。主要缺点：使用的开关管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路较复杂。方案三： 全桥和PFC以及 DC-DC变换方式。利用控制芯片输出的PWM波形来控制开关管的通断，并设计合理的主电路上的电感电容值来控制开关管的通断时间，从而达到升压的目的。这种电路使用的外部原件最少、调试容易、成本低、效率高。缺点：负载侧电流波动大。综合考虑，我们选择方案一。2功率因数调整方案的比较与选择方案一：有源功率因数校正电路。其得到的功率因数较高，可接近于 1。而且有源功率因数校正电路工作于高频开关状态，体积小，重量轻，效率高。方案二：无源有源功率因数校正电路。
4、其得到的功率因数较低，只可使功率因数提高到 0.7-0.8，因此只适用于小功率电源。综合考虑，我们选择方案一。二 理论分析与计算在理论分析中，综合考虑题目的基本要求和发挥部分，本设计着重考虑效率的提高，功率因素数的调整以及稳压控制。1提高效率的方法使用高效率的 MOSFET 管 IRF540 代替传统的双极型晶体管，因为它的开关速度高、导通和关断时间短，开关损耗小，并且是电压控制型元件，驱动功率小，可以用专用集成电路直接驱动，不存在二次击穿。使用高速整流双肖特二极管 STPS20150，它导通电压小，损耗小。2功率因数调整的方法 提高功率因数有两个途径：使输入电压，电流同相；使输入电流正弦化。
5、本设计利用第二种方法。使用临界模式的功率因数校正芯片 ICLL6562，自制耦合变压器，75639 开关管，双肖特二极管 STPS20150 组成一个功率因素校正电路，并供给 L6562 一个 13.5VDC 电压。313.5VDC 电源单独设计了一个电路。先由 24VAC 电压经变压器变换，再用四只 1N4007 组成的整流桥进行整流，然后用 LM317 对其稳压得到。3稳压控制方法在输出回路上设计一个电压反馈电路，将反馈电压 （= 11+2+3）送给运放 LM358 的 2 管脚，再将 LM358 的1=10 ,2=20 ,3=150输出端接到 SG3525 的 2 端，从而控制开关管 I
6、RFP260 开关管的通断来保证电压稳定。三 电路与程序设计1主电路与器件选择主电路主要部分为:整流滤波电路，推挽升压电路，滤波电路，其连接方式如图 1 所示。图 1 主回路电路图整流桥的选择：隔离变压器输出的交流电压为 24V，整流桥的电流最大可达 56A，为了得到较好的直流量，用全桥整流，整流桥的耐压应为 50V 以上，正向电流大于等于 8A，实际电路中采用 35A/1000V 整流桥。滤波电容器选择：要求输出的最大电流为 2A，最大电压为 36V，所以输出最大功率约为 72W，按照电路效率为 80计算。可得整个电路输入的功率约为90W。电路自身功率达 18W，根据 P=U2/R,可求得整
7、流滤波电路的等效负载电阻 R6 欧姆，滤波电路的基波周期 10ms，按一般要求，滤波电路的时间常数，所以，滤波电容 C 选用 4700F/50V 和 1000F/50V 3050并联。2控制回路与控制程序4控制回路包括两部分：反馈电压通过控制 SG3525 的输出 PWM 波形的占空比改变开关管的通断时间，进而改变输出电压；反馈电压通过控制 ICL I6562的输出 PWM 波形的占空比改变开关管的通断时间，进而改变功率因数。控制电路如图 3，图 4 所示。图 2 SG3525 控制回路图 3 ICL I6562 控制回路3保护电路主要由 INA201 构成的输出过流保护电路，并带有报警作用。
8、当输出电流过大时，INA201 的 6 端输出高电平，从而使 SG3525 端为高电平，芯片停止工作。同时，三极管 s8050 导通，led 灯亮，蜂鸣器报警。电路图如图 4 所示。5图 4 INA201 保护电路取样电阻为 0.024，过流时。INA201 的 2 端的输出电压,因此电位器的阻值调到 .=0.0242.550=3=0.6350 =10四 测试方案与测试结果1测试仪器调压器，控制变压器，8793F 数字参数测量仪，万用表，DS1062E-EDU 数字示波器。2测试方法AC-DC 电路效率的测试方法：在隔离变压器输出为 24V, 直流输出电压为36V、输出电流为 2A 的条件下，
9、测得隔离变压器输出电流 ,AC-DC 电路效率.=100%电压调整率的测试方法：在输出电流为 2A 的条件下，调整变压器使隔离变压器的输出在 20V 到 30V 之间取几个值然后测量相应的直流输出电压值，根据公式可求得电压调整率。定义电压调整率 , 为=|2136 |100%1时的直流输出电压， 为 时的直流输出电压。=20 2 =30负载调整率的测试方法：在隔离变压器输出为 24V、输出直流电压 36V，分别测量负载电流为 0.2A 和 2A 所对应的输出电压值。负载调整率就是输出电压的相对变化量与标准电压的比值,定义负载调整率 ,其=|211 |100%为 时的直流输出电压， 为 时的直流
10、输出电压。1 =0.2 2 =23测试结果(1)AC-DC 电路效率的测量(Us=24V、Io=2A 、Uo36V)测量得到：Is=4.4A 6AC-DC 变换器效率 。=362244.4100%=68.18%(2) 负载调整率的测试 (Us=24V、Uo36V)负载电流（A） 0.2 2输出电压（V） 36.0 36.0负载调整率 。=0#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charfloat t; /countfloat num4;uchar jishu=0;float to=0;float PF=0
11、; /countsbit rs=P35;sbit rw=P36;sbit en=P37;sbit clk=P10;sbit dout=P11;sbit cs=P12;uchar i;uchar j;uchar line4;uchar b4;void delay(uchar ms)while(ms-)uchar a,b;for(b=199;b0;b-)for(a=1;a0;a-);void wcmd(uchar cmd)rs=0;rw=0;en=0;P2=cmd;en=1;delay(5);en=0;8void position(uchar pos)wcmd(pos|0x80);void wda
12、ta(uchar dat)rs=1;rw=0;en=0;P2=dat;en=1;delay(5);en=0;void init()wcmd(0x38);wcmd(0x08);wcmd(0x01);wcmd(0x06);wcmd(0x0c);void convert()long num=0;long result;cs=1;clk=0;cs=0;for(j=0;j20;j+)_nop_();for(i=0;i8;i+)if(dout)num|=0x01;clk=1;clk=0;num=1;cs=1;result=num*5000/510;line0=result/1000;line1=resul
13、t%1000/100;line2=result%100/10;line3=result%10;9void display()uint med;PF=cos(3.1415926*to/10000)*1000.0;PF=abs(PF);med=(int)PF;b0=med/1000%10;b1=med/100%10;b2=med/10%10;b3=med%10;position(0x05);wdata(0xe4);wdata(0x3d);for(i=0;i4;i+)if(i=1)wdata(0x2e);wdata(0x30|bi);void main()init();EX0=1; /外部中断 0
14、开IT0=1; /边沿触发EX1=1; /外部中断 1 开IT1=1; /边沿触发TR0=0;TMOD |= 0x01;TH0=0x00;TL0=0x00;EA=1;while(1)convert();position(0x44);wdata(U);wdata(L);wdata(0x3d);for(i=0;i4;i+)if(i=1)wdata(0x2e);wdata(0x30|linei);wdata(V);display();10void ISR_EX0(void) interrupt 0TH0=0; /重新初始化定时器TL0=0;TR0=1; /打开定时器 0void ISR_EX1(void) interrupt 2TR0=0; /关闭定时器 0t=TH0*256+TL0; /计算时间差numjishu=t;jishu+;if(jishu=4)to=(num0+num1+num2+num3)/4;jishu=0;
