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第三届“蓝电”杯电子设计竞赛 单相AC-DC变换电路（A题） 湖北工业大学蓝电中心 童剑 李杰 费恺 2014年月日 2.1 PFC模块- 设计并制作如图所示的单相AC-DC变换电路。输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为2A。1.基本要求 1）在输入交流电压Us=24V、输出直流电流Io=2A 条件下，使输出直流电压Uo=36V±0.1V。 （2）当Us=24V，Io 在0.2A～2.0A 范围内变化时，负载调整率SI ≤ 0.5%。 （3）当Io=2A，Us 在20V～30V 范围内变化时，电压调整率SU ≤ 0.5%。 （4）设计并制作功率因数测量电路，实现AC-DC 变换电路输入侧功率因数的测量，测量误差绝对值不大于0.03。 （5）具有输出过流保护功能，动作电流为2.5A±0.2A。 2.2.发挥部分 1）实现功率因数校正，在Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使AC-DC 变换电路交流输入侧功率因数不低于0.98。 （2）在Us=24V，Io=2A，Uo=36V 条件下，使AC-DC 变换电路效率不低于95%。 （3）能够根据设定自动调整功率因数，功率因数调整范围不小于0.80~1.00，稳态误差绝对值不大于0.03 二.方案论证与比较 2.1 PFC模块 方案一：采用无源PFC电路。无源PFC电路不使用晶体管等有源器件，而是由二极 管、电 阻、电容和电感等无源元件组成。采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7～0.8有源PFC由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数，但成本要高出无源PFC一些。 方案二：系统采用stm32f103作为控制芯片，stm32f103内部有丰富的资源，6个8位并行口其中有两个有中断功能，12位的ADC，强大的定时器，大容量的RAM和ROM。Stm32单片机最大的特色就是超低功耗，适合低功耗的应用场合。 比较两种方案，方案二单片机系统更为强大，处理数据能力更强，所以选择方案二。 Stm32显著特点 1、ARM必威体育精装版的Cortex-M3内核。优先级抢占的中断控制器，支持中断自动嵌套，硬件完成现场保护与恢复，中断嵌套时，只需保护和恢复一次现场，即使在恢复现场的时候再次中断也不需要再次保护现场，只需6个clk的调整时间。 2、居然只需7个滤波电容就能构成最小系统 3、外设的引脚居然可以重影射 4、RAM居然可以通过位绑定技术按位来访问 5、居然装备了可编程的掉电监测器 6、居然有带电池供电的数据备份寄存器 7、芯片进入低功耗模式后可以通过“事件”唤醒，而无须执行中断子程序 8、定时器居然有前置的倍频器 9、2个12位的AD却拥有高达1M的采样速率，AD模式更是天花乱坠，传说中的注入模式…… 10、GPIO刷新速率可设定，支持位的原子操作，还能锁定方向，居然还有个脚叫“入侵检测引脚”，发生“入侵”时硬件自动记录时间，只要有后备电池。为西门子保留了单脉冲的输出功能（据说用于PLC的）…… 11、原来还有一种狗叫模拟看门狗…… 12、可检测PWM脉宽和频率（硬件直接支持） 13、集成电机控制和霍尔接口 14、原来还有一种狗叫窗口看门狗……过早或过晚喂狗，狗都会让系统复位 15、还集成了第三只狗，独立看门狗，这种狗比较常见 16、SPI还带硬件的CRC校验高达18Mb/s的通讯速度 17、支持两个设备地址的I2C总线，据说任天堂的游戏机常用到这种功能，I2C同时支持SMBUS2.0和PMBUS模式 18、USART速度高达4.5Mbps，不仅支持IrDA还与接触式的IC卡协议兼容 2.3显示模块 方案一：数码管内部通过二极管的明灭来进行显示数字，采用4个共阴极数码管作为功率因数测量显示部分，数码管操作简单，执行效率高，价格低　　 方案二：液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。 比较两种方案，由于数码管显示字符有限没能满足我们要求，我们组选用市场上面通用LCD1602。LCD1602是字符型液晶，显示字母和数字比较方便，控制简单，成本较低等特点. 2.4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 -0.7V—+0.7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