单相AC-DC变换电路

电阻，将电流信号转化成电压信号，将该电压信号送入单片机进行模拟判断，从而了解电流是否达到限幅值，进而通过单片机给继电器一个判断动作来控制电路的通断，最终实现了过流保护的功能。

保护电路如下电路图：

图3.3.1继电器保护电路图

3.4 电压信号整形电路设计

系统为了实现AC-DC变换电路输入侧功率因数的测量，必须对输出电压的波形进行测量与采样，这样就需要将正弦波信号转换成同频同相的TTL电平，整形电路就是需要完成这个功能。电路的原理图如下：

图3.4 电压整形电路图

3.5 电流电压转换电路

为了对功率因数进行检测，我们不仅要对电压波形进行检测还要能够对电流波形进行检测，这样才能对功率因数进行测量。由于对电流的转换处理不方便，实际应用时常转换成电压信号来处理，这里我们采用了ACS712这款电流互感器来将电流信号转换成电压信号，电路原理图如下：

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图3.5 电流电压转换电路图

四、测试方案与测试结果

4.1 测试仪器

F10A型数字合成函数信号发生器/计数器 台式数字万用表UT803 HIOKI 3332单相功率计

UT53万用表 GOS-620示波器 4.2 测试结果及分析 (1) 输出直流电压测量：

在输入交流电压Us?24V，输出直流电流Io?2A条件下： 输出直流电压U0?36.1V。

结论：在该条件下输出直流电压满足要求。 (2)负载调整率测量：

在交流电压Us?24V，Io在0.2A?2.0A范围内变化条件下：

表4.2.2 负载调整率测试数据表

Io/A 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 电压输出/V

36.1

36.1

36.1

36.0

36.0

35.9

36.0

36.1

36.0

36.0

负载调整率：SUo2?Uo1I=U?100%?0.28%

o1结论：在该条件下，负载调整率满足要求。 (3)电压调整率测量：

在Io?2A，Us在20V?30V范围内变化条件下：

表4.2.3 电压调整率测试数据表

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Us/V

20 36.0

22 36.0

24 36.1

26 36.1

28 36.0

30 36.1

电压输出/V

电压调整率：SU=Uo2?Uo1?100%?0.28% 36 结论：在该条件下，电压调整率满足要求。

(4)功率因数测量电路测量：

AC-DC变换电路输入侧功率因数测量误差绝对值不大于3%。 结论：满足基本要求。 (5)功率因数测量：

在Us?24V，Io?2A，Uo?36V条件下： AC-DC变换电路交流输入侧功率因数为99.64%。 结论：满足要求。 (6)AC-DC变换电路效率侧量：

在Us?24V，Io?2A，Uo?36V条件下： AC-DC变换电路效率为85%。

结论:在该条件下，离要求还有一定距离。

数据分析：

①在输入交流电压Us?24V，输出直流电流Io?2A条件下，输出直流电压

U0?36.1V。

②在交流电压Us?24V，Io在0.2A?2.0A范围内变化条件下，负载调整率为0.28%，满足要求。

③在Io?2A，Us在20V?30V范围内变化条件下，电压调整率为0.28%,满足要求。

④AC-DC变换电路输入侧功率因数测量误差绝对值不大于3%,满足要求。

⑤在Us?24V，Io?2A，Uo?36V条件下，AC-DC变换电路交流输入侧功率因数为99.64%，满足要求。

⑥在Us?24V，Io?2A，Uo?36V条件下，AC-DC变换电路效率为85%，未能达到发挥部分的要求。

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五、设计总结

本系统设计并制作了单相AC-DC变换电路，输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为2A。采用非隔离式Boost电路作为主电路，同时采用有源PFC集成控制芯片UCC28019产生PWM波形，进行闭环反馈控制，从而将功率因素提高到98%以上。以C8051F020为控制核心，对电流进行采样，控制继电器关断来实现过流保护。本系统负载与电压调整率均小于1%，功率因数测量误差绝对值不大于3%，AC-DC变换电路交流输入侧功率因数不低于98%，且功率因数可随设定调整，电路效率不低于85%。本系统基本满足了的基本要求和扩展要求，所设计的系统是一个理想的单相AC-DC变换电路。

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