单相AC-DC变换电路设计要素.doc

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组成系统测控与显示单元，采用液晶显示器作为系统的状态和运行数据显示屏输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为2A系统还增加了实时输出 一 方案论证 1．DC-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、、两管基极均为低电平、，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）。 全桥由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压器原边。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，驱动电路复杂。 这种电路使用外部原件最少、成本低、效率高 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。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 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。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。 13.5VDC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（）送给运放LM358的2管脚，再将LM358的输出端接到SG3525的2端，从而控制开关管IRFP260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V，的电流最大可达5～6A，为了得到较好的直流量，用全桥整流，整流桥的耐压应为50以上，正向电流大于等于8A。 滤波电容选择：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,可求得整流滤波电路的等效负载电阻R≈6欧姆，滤波电路的基波周期10m，滤波时间常数，所以滤波电容C4700μF/50V和1000μF/50V并联。 2．控制回路与控制程序 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。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。 图4 INA201保护电路 取样电阻为0.024Ω，过流时。INA201的2端的输出电压,因此电位器的阻值调到. 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：在变压器输出为V, 直流输出电压为36V输出电流为2A的条件下，测变压器输出,AC-DC电路效率 电压调整率的测试方法：在输出电流为2A的条件下，调整变压器使变压器的输出在V到V之间取几个值然后测量相应的输出电压值，根据公式可求得电压调整率。,为时的直流输出电压，