降压型 PWM AC-DC 开关电源课程设计电气工程与自动化系自动化专业指导老师: 路纲组员: B12040810 张浩轩 B12040811 袁和礼 B12040812 闫永超 B12040829 刘潇洒设计摘要: 本作品是是基于最常用的 AC-DC-DC 升降压电路实现了从交流到直流的高效率转换功能,通过这个系统,实现了用工频交流电降压之后达到 24V, 然后通过整流滤波以及降压稳压电路,实现了输出电压达到 36V ,电流达到 2A。另外,通过过流保护模块,保证了电路的安全高效运行。最后通过功率因数测量电路,对工作电路能够高效运行提供理论保证。单相 AC-DC 变换电路是十分常见的一种电路,常常用于各种充电器或驱动各种小功率电子设备,为了提高电路功率,本设计采用开关电源电路,开关电源电路是电力电子电路中的一种,被广泛应用在小功率及各种电子设备领域,顾名思义, 开关电源就是电路中的电力电子器件工作在开关状态的电源,对于 AC/ DC电路, 可以变换的主要对象是电压和电流。在这道题目中,要求输入交流电压 Us=24V 、输出直流电流 Io=2A 条件下,使输出直流电压 Uo=36V ± 且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。这道题的难点功率因数的测量及校正调整电路及变换电路效率不低于 95% ,在于实际操作中开关电源开关电路很难达到 95% ,功率因数的调整也难以实现,基于以上问题采用先对输入交流电进行整流,然后通过 DC/DC 升降压电路进行升降压,电路设计工作分为功率因数测量及校正电路,整流电路, DC/DC 升降压电路, 2 .方案比较与论证 各种方案比较与选择 1,整流电路方案选择方案一:利用晶闸管和电容对输入交流电进行整流,晶闸管又称可控硅,是非常常见的元器件之一,常用于控制输入的电流,电压,晶闸管整流的优点是可控制输出电压的电压值,使得输入交流电在 20到30V 变化时,整流后的电压可稳定在一个固定值,以便于 DC/DC 进行生压。方案二:利用快恢复二极管和电容进行整流,这是最常用的一种整流方式, 输 出波形稳定, D1 DIODE D2 DIODE D3 DIODE D4 DIODE C1 1000u C2 1u 晶闸管虽然可调输出电压,但是其本身太易损坏,不易控制,所以本设计采用方案二。 2,DC/DC 开关电源电路的选择方案方案一: 使用常见 uc3843 芯片输出的 pwm 波控制 mos 管设计开关升压型稳压电源,UC3843 是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流至直流变换器应用而设置,具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出, 是驱动功率 MOSFET 的理想器件。方案二: 使用常见 uc3843 芯片输出的 pwm 波控制 mos 管设计:cuk 电路方案二虽然可自动完成升降压,能够满足题目中输入 20到30V 交流整流输出固定 36V 的要求,但是题目中要求输出 2A大电流,cuk 电路的负载能力不强, 输出大电流时电压调整率太大,所以选择方案一。 方案证论 UC3843 具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出,是驱动功率 MOSFET 的理想器件。通过 uc3843 控制功率 MOSFET 的通断是的电感流处于连续,断续,临界连续三种模式,即在开关二极管 VT导通区间电感 L储能,在开关管截止期间终止时刚好经续流二极管 VD,负载 R释放完,并且通过 uc3843 自带的 2号引脚的电压反馈使得输出电压稳定在 36V ,达到题目要求。且升压型开关电源的负载能力较强可以达到题目所要求的 2A电流,当Us=24V , ~ 范围内变化时, 负载调整率 SI也比较小可以满足题目要求。 U1 P 1 VFB 2 ISENSE 3 RT/CT 4 GND 5 OUTPUT 6 VCC 7 VREF 8 V1 12 V Q1 IRF540 D1 1N3492 R2 5 R3 R4 470k C2 10nFC3 30pF 8 2 C4 100nF R5 10k C5 100nF 3 9 7 0 6 C6 1000uF-POL 10 L1 18mH 4 C7 100nF C8 100uF-POL 0 V2 30 V 11 0 R1 10 1 12 0 控制系统的论证与选择采用 UC3843 具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出,是驱动功率 MOSFE T 的理想器件。U
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