2013電子設計大賽 電源分析Ac-dc變換器方案分析

一：觀察基本要求的第一點，輸出電壓36v土0.1v，電流2A。

   電源的輸出功率72W，輸出電壓精度0.28%，請大家注意，這個題目從頭到尾沒有提到任何關于電壓紋波的要求，所以設計電路的時候，不必在意紋波大小，但是作者認為，紋波太大，也會導致控制輸出電壓的不穩(wěn)定。根據(jù)這個特點，可以選擇pfc電路和DC-DC電路相結(jié)合的top結(jié)構(gòu)，該電路的特點就是輸出濾波電容需要對100Hz脈動電流濾波，紋波較大。

推薦傳統(tǒng)使用的變換器芯片：UC3854+全橋pfc。

高手的做法：微處理器+AD+PWM+無橋pfc

二：基本要求第二點，負載調(diào)整率：0.5%

  電源輸出電源精度0.5%，對應輸出電壓范圍：36V土0.18V。作者認為，這個解決之道在于輸出濾波電容的選擇上了。如果濾波電容容量太小，紋波很大，比較難于控制輸出電壓精度，在不計較成本的情況下，作者認為輸出電容的增大是解決之道。

  采用uc3854電源自身的反饋難以實現(xiàn)0.5%穩(wěn)定度，作者采用12位AD采集輸出電壓，使用da輸出電壓信號，該信號通過一個100k電阻和UC3854的電壓反饋端連接，使用程序微調(diào)輸出電壓，穩(wěn)定度達到0.1%，輕松搞定該問題。

三：基本要求第三點，電壓調(diào)整率：0.5%

   輸入20vac~30VAC，對應的整流電壓為28.28V~42.42Vdc，相比較36V電壓，既有升壓部分又有降壓部分?；疽蟮谌c有技巧可以找到，當電壓不在24Vdc的時候，電源是不測試效率的，也就是說，我們設計的是升壓電路，如果有比較高的電壓送入后，我們使用線性電路，將電壓限制到安全電壓范圍內(nèi)即可。作者愚鈍，出此下策。

  令人非常吃驚的是，作者使用的變壓器和電感的漏感很大，輸入電壓為30vac時候，輸出電壓居然在2A負載下，依舊可以調(diào)節(jié)在36V。

四：基本要求第四點，測量pfc電路

  從網(wǎng)站上搜索pfc計量芯片，ADE7758，使用單片機控制，顯示即可。難度在于芯片需要外地郵寄，使用順豐航空，自己提前做好硬件準備，軟件準備，這個方案也是可以的。不要小瞧這個東西，它涉及到基本部分12分，發(fā)揮部分15分，這個電路做好了，可以說中國大半個疆域的對手就被拿下了。

五：基本要求第五點，過流保護2.5A

  推薦使用芯片做過流保護，什么max472（停產(chǎn)）但是還能買到，max4173芯片都可以，高端采樣，經(jīng)過查詢，該芯片耐壓不夠，于是使用LM358+10毫歐的電流取樣電阻，實現(xiàn)電流采集。精度輕松達到2.5a土0.2a的要求，在使用單片機的AD，輕松實現(xiàn)實時電壓、電流顯示，過流保護，打嗝保護。

六：發(fā)揮部分第一點：pfc大于0.98

  只要使用了功率因素校正芯片的電源，基本上都可以達到這個指標。作者認為出題方應該考慮一點：當前參賽選手的能夠存在的pfc測量儀器是相對220Vac交流的，如果自己不能夠做出低壓的pfc測量電路，這個測量只能在220vac端測量，自耦調(diào)壓器和隔離變壓器的感性，導致功率因素很低，測量結(jié)果會和真實AC-DC模塊的值相差較大。參賽隊員務必清楚，只有自制的測量pfc電路才能夠測試準確。

七：發(fā)揮第二點，效率大于95%

  二極管由普通二極管更換為肖特基二極管，（后來發(fā)現(xiàn)高端使用IRF4905，低端采用IRF3205使用同步整流，整流效率高端99%。）pfc電路top結(jié)構(gòu)由全球top結(jié)構(gòu)，降低開關工作頻率，減小開關損耗，能夠?qū)崿F(xiàn)這個效率要求。

八：發(fā)揮第三點，能夠根據(jù)設定，設置pfc

  這個要求前提做出pfc測量電路，然后添加單片機鍵盤+顯示器，使用電容并聯(lián)到交流輸入端以及高精度的切換，可以實現(xiàn)。當然也可以使用使用微處理器控制整個電路的功率因素，或者使用da干擾pfc芯片工作。

九：其他部分

  來點輸出電流顯示，輸出功率顯示，pfc功率因素顯示之類的。

以上分析，如果都能做到，國家一等包拿。長春艾克科技有限責任公司，世界專業(yè)的電源制造商，您身邊的電源專家！