2013年全国大学生电子设计竞赛A题论文

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2013年全国大学生电子设计竞赛

单相AC-DC 变换电路（A题）

【本科组】

2013年9月7日

摘要：本设计利用PFC控制系统和51单片机控制系统，通过对电路系统实施监控和调整，来达到对电路性能的提升，以保证电路输出满足题目要求，负载电压误差不超过±0.1V,负载调整率和电压调整率均不超过0.5%，功率因数在95%以上。并且能够使电路在出现过流时能系统断电，实现保护，保证整个电路系统安全、高效的运行。

关键词：PFC控制，单片机控制，自行校正

1.设计任务 ............................................................................................................................................... 5 2.设计要求 ............................................................................................................................................... 5 2.1基本要求 ........................................................................................................................................ 5 2.2发挥部分 ........................................................................................................................................ 5 3.设计方案评定与选择 ........................................................................................................................... 6 方案一： .............................................................................................................................................. 6 方案二： .............................................................................................................................................. 6 方案三： .............................................................................................................................................. 6 4.单元模块设计 ....................................................................................................................................... 7 4.1 AC/DC电源模块 ........................................................................................................................... 7 4.2 Boost升压模块.............................................................................................................................. 7

4.2.1Boost升压结构特性分析 ........................................................................................ 7 4.2.2 样机电路设计 ......................................................................................................... 9 4.2.3储能电感L ............................................................................................................ 10 4.2.4 输出电压取样电阻R1、R2................................................................................. 11 4.2.5 开关S ................................................................................................................... 11 4.2.6 输出二极管D和输出电容器C2 ........................................................................ 11 4.2.7 外补偿网络 ........................................................................................................... 11 4.2.8 斜坡补偿 ............................................................................................................... 12

4.3 功率因数校正模块 ..................................................................................................................... 14 4.4 功率因数测量模块 ..................................................................................................................... 14 4.5 电路保护模块 ............................................................................................................................. 15 4.6 89C54单片机控制模块 .............................................................................................................. 15 4.7 LCD液晶显示模块 ..................................................................................................................... 15

4.7.1液晶显示原理 ........................................................................................................ 15 4.7.2引脚功能说明 ........................................................................................................ 16 4.7.3 1602液晶模块的指令（说明：1为高电平、0为低电平） ............................. 16

4.8 直流电源供电模块 ..................................................................................................................... 17 5.程序设计 ............................................................................................................................................. 17 6.系统调试与分析 ................................................................................................................................. 18 6.1测试仪器： .................................................................................................................................. 18 6.2 硬件调试 ..................................................................................................................................... 18

6.3 软件调试 ..................................................................................................................................... 18 6.4 软硬联调 ..................................................................................................................................... 19 6.5结果分析（系统对题目完成情况） .......................................................................................... 19 7．结束语 .............................................................................................................................................. 19 参考文献： ............................................................................................................................................ 19 附录一：控制电路 ................................................................................................................................ 20 附录二：源程序 .................................................................................................................................... 20

单相AC-DC 变换电路（A题）

【本科组】

1.设计任务

设计并制作如图1 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。

图1 单相AC-DC 变换电路原理框图

2.设计要求

2.1.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。