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1、毕 业 设 计题 目 直流稳压电源的设计 专 业 供用电技术 班 级 供电 1231 学 号 12030694 学生姓名 塔 娜 指导教师 叶 晓 燕 老师 完成日期 二零一五年 五月 二十日 摘 要本文从使用简单、测试方便、功能完备、成本低廉，用户界面友好出发，设计了一套从市电直接取电经变换以实现直流稳压功能的系统。硬件模块上，采用自耦变压器和隔离变压器实现将市电降压，以整流滤波电路和升压电路为主要功能模块，实现将市电电压变换为恒定 36V 稳定直流电压输出。通过电压比较器及电流比较器对交流采样，经过零比较器以实现功率因数的测量。控制部分采用 STC12C5A60S2 单片机为主控芯片，作为
2、核心控制模块，实现功率因数的计算，并在液晶屏幕上显示，通过 PFC 模块实现功率因数的校正和设置。此外本系统还实现过流保护功能，以防止短路等故障情况烧坏系统。采用继电器实现过流保护功能，动作电流为 2.5A。关键词：AC-DC 比较器 功率因数 PFC 过流保护克拉玛依职业技术学院毕业设计目 录引 言 .1第一章 方案论证 .2第一节 前级降压方案.2第二节 升压模块.2第三节 功率因数校正模块.2第四节 整流滤波电路.2第五节 功率因数测量模块.3第二章 理论分析与计算 .3第一节 调高效率的方法.3第二节 功率因数调整方法.5第三节 稳压控制方法.6第三章 电路与程序设计 .6第一节 系统
3、整体框图.6第二节 主回路与器件选择.7第三节 保护电路.8第四节 控制电路与控制程序.8第四章 测试方案与测试结果 .9第一节 测试仪器.9第二节 负载调整率测试.9第三节 电压调整率测试.10第四节 功率因数测试.10第五节 效率测试.10结 论 .11参 考 文 献 .11附录 A.12致 谢 .14引 言当今，电 子 产 品 已 普 及 到 工 作 与 生 活 的 各 个 方 面 ， 其性能价格比越来愈高，功能越来越强，供电的电源电路在整机电路中是相当重要的。它的性能良好与否之间营养整个电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的飞速发展，电源技术也得到了很大的发展，它从过去的不太复
4、杂的电子电路变为今日的具有较强功能的功能模块。电压稳定的方式，由传统的线性稳压发展到今天的非线性稳压，电源电路也由简单变复杂，电源技术正从过去附属于其他电子设备的状态，逐渐演变成为一个独立学科分支。直 流 稳 压 电 源 有 许 多 优 异 的 特 性 ， 为 获 得 可 靠 的 直 流 稳 压 电 源 ， 一 个 经济 可 行 的 办 法是将我国目前使用的 220v 市电通过一定的方法转换为我们需要的直流电，集成稳压器具有一般集成电路体积小、重量轻、安装和调试方便、可靠性和稳定性高等优点。本论文主要阐述一种直流稳压电源的制作方案及测试效果。整体思路是采用自耦变压器和隔离变压器取市电电压，经整
5、流滤波电路转化为直流再经过升压电路输出稳定 36V 电压。通过 STC12C5A60S2 单片机作为主控芯片，实现功率因数的测量显示，通过 PFC 模块进行功率因数校正。最终作品测试成功，技术标注均达到要求，电压调整率和负载调整率在 0.5%以内，效率在 95%以上，功率因数达到 0.98。克拉玛依职业技术学院毕业设计0第一章 方案论证第一节 前级降压方案方案一：自耦变压器单独采用自耦变压器降压，由于通常自耦变压器可调范围很大，而该作品只需要前级输出 20-30V 的 AC，故精确度不高，而且由于输出可调至高达200V 以上，容易由于误操作烧坏电路，并且有安全隐患，故不采用。方案二：自耦和隔离
6、变压器共用即将自耦变压器和隔离变压器级联，如下图所示。调整自耦变压器，由于后面经过隔离变压器，输出电压最高位 30V，此方案可消除安全隐患，并且也使调压更加精确,故采用此方案。第二节 升压模块方案一：隔离型升压电路采用变压器升压的隔离型 PWM 的 DC-DC 直流变化电路，此电路效率较低，开关辐射/波纹较大,电路较复杂。方案二：非隔离性 Boost 升压电路,控制电路用专用集成芯片 LM2587,此方案外围电路简单,所需部件少,调试容易,成本低,而且效率高,DC-DC 效率高达95.1%.综合考虑，采用方案二。第三节 功率因数校正模块方案一： 有源 PFC 电路有源 PFC 则是有很好的效果
7、，基本上可以完全的消除电流波形的畸变，而且电压和电流的相位可以控制保持一致，它可以基本上完全解决了功率因数、电磁兼容、电磁干扰的问题，但是电路非常的复杂，并且会降低效率。考虑到调试时间有限以及对效率的需求，故不采用。方案二： 无源 PFC 电路在整流桥和滤波电容之间加一只电感 （适当选取电感量），利用电感上电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动，改善供电线路电流波形的畸变，并且在电感上电压超前电流的特性也补偿滤波电容电流超前电压的特性，使功率因数得到改善。此方案的缺点是输出纹波较大，电流畸变的校正和功率因数的补偿能力较差。但综合考虑，决定使用方案二。1第四节 整流滤波电路方案一：整流桥后采用电容滤波电容滤波可以有效地滤除交流分量，使输出电压变得平稳。但是此方案的缺点是会使前级交流的电流波形畸变，不再与电压波形一致，即不是正弦波，对于测量功率因数的准确性有影响。并且电容滤波后电压幅值一般为整流前交流的 1.2-1.4 倍，在测量电压调整率时可能使 DC-DC 模块的输入就超过 36V。故此方案不采用。方
