电压小于36-e V，则提高占空比（e为设定的输出电压误差阈值）。

若电路工作在DCM模式，在??、????、??不变的前提下，输出电压??o仍与占空

比??成正比，故上述调节方法仍可用。

3.4 AC-DC主回路与器件选择

电路图如图6。整流桥选择耐压1000 V，最大电流10 A的整流桥。根据公

式可计算整流后滤波电容

2UdTC?(3～5)?，RL?

RLP上式中，P为后级电路的输入功率；Ud为电容上的平均电压。单相全桥电路，T取0.01 s，则

C?(3～5)?0.01?72?3456~5760 μF

25?25为提高滤波效果，取两个100V，4700μF的电解电容和一个100V，2200μF的电解电容并联。

3.5 DC-DC主回路与器件选择

如图6。采用Boost型拓扑结构。主电路采用N沟道功率MOSFET IRF3205

作为开关管（导通电阻8mΩ）；采用高速功率MOSFET和IGBT驱动器IR2102作为PWM驱动芯片（驱动能力强，开启上升时间100 ns，关断下降时间50 ns）；采用肖特基二极管MBR745作为续流二极管（反向耐压45V，最大电流3 A），能很好地满足题目的要求。

第11页 共26页

图6 AC-DC-DC主回路电路图

3.6 控制电路

如图7，单片机模块由微控制器ATmega16最小系统和外部设备构成，实现对电压采样信号的处理以及稳压功能。其中单片机的定时器产生占空比可调的PWM波形，输出给主电路驱动功率MOSFET完成对DC-DC变换器的控制；电压采样信号经单片机内部10位ADC转换成数字信号，与人工设定的电压比对，从而进行相应的计算和调整。

键盘LCDATmega16单片机采样电压ADC定时器PWM 图7 单片机模块结构框图

3.7 辅助电源

如图8，由于输入电压为AC 20~30 V，不能满足测控电路和单片机供电的需

要，故需要外加辅助电源。购买一块成品开关电源将AC 220 V转换成DC 15 V为运放和驱动芯片提供电源，之后外加一个自制的辅助电源模块（DC 15 V-DC 5 V）给单片机供电。自制模块采用降压型开关稳压电源控制器LM2576，该芯片具有多种固定电压输出型号和可调电压输出型号，内置固定频率为52 kHz的振

第12页 共26页

荡器，电压转换效率高（可达77%到88%），输出电压的误差范围小（最大4%），负载驱动能力大（最大3 A）。本设计中选用LM2576-12为集成运放和PWM驱动芯片供电，选用LM2576-5为单片机供电。LM2576外围电路的元器件取值参考该芯片的数据手册。

图8 辅助电源电路图

3.8 电压测控电路

如图9。电压测控采用100kΩ和10kΩ的电阻分压，输出电压理论上是

0~3.27 V，可以送入单片机的ADC进行采样。在电压采样电路的前端串接一个电压跟随器，保证阻抗匹配，减小单片机电路对主回路的影响，提高采样精度。

图9 电压测控电路图

3.9 软件与程序设计

总流程图如图10，具体的程序见附录3。

第13页 共26页

开始系统初始化读电压值输出电压大于36V？N减少PWM波占空比Y增加PWM波占空比电压显示 图10 程序总流程图

四、测试结果与误差分析

4.1 测试仪器

4.2 测试方案

测试框图如图11，按照题目要求对被测量进行测量并记录结果。 RIGOL DM3051 RIGOL DS1102E SUING SS3225

数字多用表 双通道数字示波器 可跟踪直流稳定电源

第14页 共26页

A220VIS+USAC-DC变换电路+UOAV-IO~变压器RLV -图11 测试框图

4.3 测试数据 （1）输出稳压测试

保持其他条件不变，在输入交流电压??s=24 V、输出直流电流??o=2 A条件下，测量直流输出电压??o。测试三次，如表1所示。

表1 输出稳压测试数据 序号 直流输出电压 ???? /V 1 2 3 35.84 35.90 35.87 （2）负载调整率测试

保持其他条件不变，使??s=24 V，??o在0.2 A~2.0 A范围内调节，测量直流输出电压??o，如表2所示。

表2 负载调整率测试数据

序号 直流输出电流 ???? /A 直流输出电压 ???? /V 1 2 3 4 5 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 36.78 36.50 36.15 36.04 35.80 （3）电压调整率测试

保持其他条件不变，当??o=2 A，??s在20 V~30 V范围内调节，测量测量直流输出电压??o，如表3所示。

表3 电压调整率测试数据

第15页 共26页