学校统一编号 HIT-A-003

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2013年9月7日

哈尔滨工业大学 摘 要

本系统以AVR ATmega16 单片机为控制核心，结合MOSFET驱动器IR2102，低导通电阻功率MOSFET IRF3205制作了一台具有自动稳压功能的AC-DC变换装置，DC-DC部分采用Boost拓扑结构，实现了AC（20~30 V）-DC（36 V）转换。负载调整率、电压调整率分别达到了2.7%和1.3%，较好地完成了基本要求。此外，给出了功率因数调整和校正的基本方法和结构框图。

关键词：AC-DC；功率因数调整；Boost电路

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目 录

一、 设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1 基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2 发挥部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

二、方案论证与比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.1 AC-DC整流电路的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.2 DC-DC主回路拓扑的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.3 处理器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.4 反馈稳压方案选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.5 过流保护方案选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.6 功率因数测量方案选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.7 功率因数调整方案选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.8 系统框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 三、理论分析与计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

3.1 提高效率的方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 3.2 功率因数调整方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 3.3 稳压控制方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.4 AC-DC主回路与器件选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.5 DC-DC主回路与器件选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.6 控制电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

3.7 辅助电源．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.8 电压测控电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.9 软件与程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

四、测试结果与误差分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

4.1 测试仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 4.2 测试方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

4.3 测试数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.4 测试结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

五、结论与心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

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参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 附录1 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 附录2 元器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 附录3 程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

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单相AC-DC变换电路（A题）

【本科组】

一、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36 V，输出电流额定值为2 A。

图1 单相AC-DC变换电路原理框图

1.1 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。

1.2 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。

（4）其他。

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