2013全国电子设计竞赛AC-DC变换电路(A题)设计报告

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本系统以Boost 升压斩波电路为核心， 采用PFC 功率因数校正专用控制芯片
! D6 W2 _) d& K+ E; K4 R. V0 XUCC28019 产生PWM 波形，进行闭环反馈控制，从而实现稳压输出。实验结果
0 R- F% N6 e; ~' C0 l表明：电源进线的交流电压和负载电流在比较宽的范围内变化时， 电源输出直流
/ x) l5 {  v4 F$ J( \% h电压能够保持较高的稳定性，电源交流输入功率因数达到89%，效率达到92%，
, r1 ?- Z5 h4 j% h, Z具有良好的电压调整率和负载调整率， 此外，本系统还具有输出2.5A 过流保护，
+ q, h. m4 A8 {输出功率因数的测量与显示功能。
& _- E8 F" ^( h
; v' h9 U! }# w+ Q3 }  V1.2 PFC 控制方案的论证和选择
一般功率因数校正的控制方法有模拟控制方法和数字控制方法， 为此设想了以下几
种控制方案：
方案一：采用DSP+BOOST 实现：
* G' D. t# \2 ]2 z. T0 T  ?采用纯软件调整控制参数，比如， PWM 波的占空比，一般的使用数字控制可以减
少元器件的数量，减少材料和装配的成本，而且可减小干扰，但限于本组知识和能力的
$ k% X$ M- Y" Y3 G, e" ]: I限制，不选用该方案。
方案二：采用BOOST+UC3854 实现：
4 P7 I) D* T( C& A0 e* H. s- `UC3854 是一种工作于平均电流的的升压型有源功率因数校正电路。它的峰值开关
. }6 C" U* ?5 I% X* o  H电流近似等于输入电流。是目前较为广泛使用的APFC 电路。该方案所实现的PFC电路，
" ?: \$ c$ G4 f$ n要调节UC3854 的电压放大器，电流放大器和乘法器。
方案三：采用BOOST+UCC28019 实现：
* ]+ q: F  x, y0 XUCC28019 是TI 公司新近推出的一种功率因数校正芯片，该芯片采用平均电流模
1 u3 C9 `4 j4 |4 b式对功率因数进行校正，使输入电流的跟踪误差产生的畸变小于1％，实现了接近于l
的功率因数。UCC28019 组成的PFC 电路,只调节一个放大器的补偿网络即可。
% ?6 Y7 K% f, @( F8 T7 p比较三种方案，发现方案三，设计步骤减少了好几步，相对来说简单易行，而且
6 T0 i5 h- @! b( d5 v' {& h实验结果证明该方案完全达到题目的要求。综上所述，选用方案三。
2 系统理论分析与计算
2.1 电路设计的分析
( M/ k( [8 h  I5 l) ?本文设计了一个直流输出电压为36V、电流2A 的高功率因数开关电源，其交流输
: Z* q& a6 T3 \7 |1 R入电压为24V，该电路包括主电路，控制电路，测量电路和保护电路四部分。从输入的
交流电220V 开始，经过隔离变压器调压成交流电24V 后送入全桥整流电路进行整流，
再经过高频滤波电容后送给主电路，主电路为Boost 电路，由PFC 芯片UCC28019 控
制开关管导通关断，经过Boost 电路升压后电压变为36V。控制电路和测量电路包括PFC
! O* X+ H0 T" d# T' j- l0 R7 B- [控制电路和单片机测量控制电路， PFC 控制电路由专用PFC 芯片组成，单片机测量控
4 G% H8 F* R# P: j0 d# Z" S制电路主要是输出侧通过电阻分压并用电压、电流传感器进行采集比较送至单片机进行
功率因数测量显示。保护电路是PFC 芯片的过压和过流保护。
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