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ACDC转换器的作用及工作原理_acdc转换器电路布局_acdc转换器电路设计 通俗地讲，ACDC转换器就是将交换电转换为直流电的设备。 AC，即Alternang Current的英文缩写，意思为“交换”；DC，即Direct Current的英文缩写，意思为“直流”。 ACDC转换就是通过整流电路，将交换电颠末整流、滤波，从而转换为稳定的直流电。 AC-DC电源模块的作用一、隔离 1、安全隔离：强电弱电隔离\IGBT隔离驱动\浪涌隔离掩护\雷电隔离掩护（如人体打仗的医疗电子设备的隔离掩护） 2、噪声隔离：（模拟电路与数字电路隔离、强弱信号隔离） 3、接地环路消除：远程信号传输\分布式电源供电系统 二、掩护 短路掩护、过压掩护、欠压掩护、过流掩护、其它掩护 三、电压变更 升压变更\降压变更\交直流转换（AC/DC、DC/AC）\极性变更（正负极性转换、单电源与正负电源转换、单电源与多电源转换） 四、稳压 交换市电供电\远程直流供电\分布式电源供电系统\电池供电 ACDC转换器电路布局全解1、正激电路 2、反激电路 3、半桥电路 4、全桥电路 5、推挽电路 6、全波整流和全桥整流 各种布局的比力（如下图） ACDC变更电路设计（单相）近几年来，随着电子技能和制造工艺的不停发展和电源技能的日益成熟，人们对电源的转换效率提出了越来越高的要求．在电气范畴中，开关电源占据着举足轻重的位置，高效率是未来电源发展的一定趋势．传统的ＡＣ－ＤＣ变更电路由于要通过高频变压器来实现电压变更，很难将效率提高到更高的条理，也很难低落电源的纹波．本系统所设计的高效率的单相ＡＣ－ＤＣ变更电路，可以输出恒定的３６Ｖ直流电压，在额定输出电流为２Ａ时，可实现高达９０％以上的电源转换效率．高效率、低纹波的电源转换不但可以提供更加可靠的供电系统，同时也可以带来非常可观的经济效益． １ 系统布局设计 １．１ 设计任务 设计并制作如图１所示的单相ＡＣ－ＤＣ变更电路．输出直流电压稳定在３６Ｖ，输出电流额定值２Ａ．要求：在输入交换电压ＵＳ＝２４Ｖ、输出直流电流Ｉ０＝２Ａ的条件下，使输出直流电压Ｕ０＝（３６±０．１）Ｖ；当ＵＳ＝２４Ｖ，Ｉ０在０．２～２．０Ａ范围内变革时，负载调解率ＳＩ≤０．５％；当Ｉ０＝２Ａ，ＵＳ在２０～３０Ｖ范围内变革时，电压调解率ＳＵ≤０．５％；设计并制作功率因数丈量电路，实现ＡＣ－ＤＣ变更电路输入侧功率因数的丈量，丈量误差绝对值不大于０．０３；具有输出过流掩护功能，动作电流为（２．５±０．２）Ａ，在包管完成上述要求的底子上最大限度地提高功率因数和电源的效率，能够根据设定自动调解功率因数． １．２系统布局系统布局见图２．外部２２０Ｖ交换电颠末隔离变压器变更出本设计所需的２４Ｖ单相工频交换电．为满意输出大电流的要求，本设计接纳２２０～３６Ｖ的隔离变压器搭配调压变压器提供２０～３０Ｖ的交换电压输入．在本次所设计的系统中，单相２４Ｖ工频交换电颠末ＡＣ－ＤＣ变更电路输出恒定的３６Ｖ直流电压给可变负载Ｒ１供电［１］．为实现功率因数的丈量和赔偿以及电路系统的过流掩护，需要对ＡＣ－ＤＣ变更电路的输入和输出端同时举行电压和电流的采样，并将收罗到的数据送给ＡＶＲ单片机内部的Ａ／Ｄ举行处理，同时对整个系统做出相应的控制． 单片机可以将丈量盘算得到的功率因数送给ＬＣＤ显示，同时可以根据键盘的动作触发继电器工作，实现功率因数的赔偿；当系统电流到达设计的初始值时，单片机触发过流掩护模块自动切断电路，并在电流减小到掩护值时自动规复工作．为给系统的其他芯片提供工作电压，本设计别的设置了一套辅助电源，包罗＋５，＋１２，－１２Ｖ在内的常用电压 １．３系统硬件电路设计１．３．１ＡＣ－ＤＣ主模块电路ＡＣ－ＤＣ主模块电路原理图见图３．本模块电路由超低功耗整流器模块和ＤＣ－ＤＣ升压模块两部门构成．超低功耗整流器主要由二极管桥控制器ＬＴ４３２０驱动４个导通电阻和饱和压降极低的Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ构成，实现了单相交换电到直流电的超高效转换．ＤＣ－ＤＣ升压模块以高效开关稳压控制器ＬＴＣ３７８９为焦点，搭配适当的电路参数实现３６Ｖ的恒压输出． ＬＴ４３２０是一款用于９～７２Ｖ系统的抱负二极管桥控制器．它接纳低功耗Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ替代了 全波整流器中的全部４个二极管，以显著地低落功率耗散并增加可用电压，极大地提升了转换效率．ＬＴ４３２０开关控制电路平稳地接通两个适当的ＭＯＳＦＥＴ，同时将别的两个ＭＯＳＦＥＴ保持在关断状态以防止反向电流，ＭＯＳＦＥＴ的选择在１Ｗ到几ｋＷ的功率级别范围内，提供了最大的机动性．控制器的工作频率范围为ＤＣ０～６００Ｈｚ以及低至１．５ｍＡ的静态电流和－４０～＋８５℃的宽工作温度范围很好的满意了本设计的要求．ＬＴＣ３７８９是一款峰值效率高达９８％的同步降压－升压型ＤＣ／ＤＣ控制器．该器件以高于、低于或即是输出电压的输入电压工作．ＬＴＣ３７８９以２００～６００ｋＨｚ的可选固定频率工作，也可以用其集成的锁相环（ＰＬＬ）同步至相同范围的外部时钟，４～３８Ｖ的宽输入范围、０．８～３８Ｖ的宽输出范围．别的ＬＴＣ３７８９具有可调软启动和精良的电源输出，并在－４０～１２５℃的工作结温范围内保持±１．５％的基准电压准确度．因此，本设计所接纳的以ＬＴ４３２０和ＬＴＣ３７８９为焦点构成的ＡＣ－ＤＣ变更电路模块具有非常高的实用代价。 １．３．２功率因数丈量模块电路功率因数丈量模块电路原理图见图４．通过过零比力电路检测出电压和电流的相位差，然后把数据送给Ａｔｍｅｇａ１２８单片机的Ａ／Ｄ举行分析盘算，输出系统的功率因数．功率因数是交换电路中电压与电流之间的相位差φ的余弦，记作ｃｏｓφ，也是有功功率Ｐ和无功功率Ｓ的比值．功率因数过低会影响电源的效率，提高功率因数具有极高的社会和经济效益，因此功率因数的准确检测具有十分重要的意义［２］．在交换电路中，有功功率是指一个周期内发出或负载消耗的瞬时功率的积分的平均值；无功功率是用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中创建和维持磁场的电功率． 将交换输入端的电流（转化为电压信号）与电压分别接入过零比力器的两个输入端，从而将输入电流与输入电压由原先的正弦信号整形为脉冲信号，最后将两路差别相位的脉冲信号通过异或门后输出，输出方波的脉冲宽度即表征了交换电压与电流的相位差，而相位差与功率因数呈线性关系，进而得到功率因数．本丈量电路主要由集成运放ＬＭ３５８搭建适当的电路，实现交换电压和电流信号的跟随和放大，颠末放大器电路处理过的两路信号送入电压比力器ＬＭ３９３，再将比力器输出的信号送入数字异或门７４８６，最后将输出效果送与单片机做处理．本电路用最根本的电路设计原理实现了功率因数的丈量，通过调治电路参数，使丈量电路具有了很高的准确性． １．３．３功率因数赔偿和过流掩护电路功率因数赔偿电路见图５．在电路系统中电容电压的相位滞后于电流的相位，而电感电压的相位超前于电流的相位，所以电感和电容的组合赔偿可以实现功率因数的赔偿．组合电感串联于交换电路中，组合电容并联于电路中，通过继电器来实现匹配的组归并自动接入到电源电路中去．功率因数赔偿大多数接纳无源或有源两种方式，本设计中接纳{方案}ＬＣ构成滤波器的无源赔偿方式，只管接纳开关电容网模块的赔偿方式有更好的谐波抑制效果，但是无源ＬＣ赔偿方式可以提升更高的效率［３］．在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来赔偿感性负载的无功功率，从而淘汰甚至消除感性负载于电源之间原有的能量互换［４］．由于赔偿电容器会对电源中的谐波有放大作用，为制止谐波放大，所选电容器与所串感性电抗器参数应公道搭配，即电容器串联电抗回路只要对某次谐波呈感性，此谐波就不会被放大进入系统，即串联电抗回路对某次谐波的吸收功能 过流掩护电路见图６．将单片机控制的继电器串接到ＤＣ部门的直流电路中，当单片机检测到电传播感器的电流值到达设定值，便切断电路，当电流减小到设定值之下单片机触发继电器来接通电路，通过本系统的过流掩护电路可以实现系统的过流掩护并自动规复的功能，调治电传播感器的参数，可以到达±０．１Ａ的控制精度． ２单片机控制系统 ２．１控制系统硬件设计 控制系统硬件电路见图７．本系统接纳Ａｔｍｅｇａ１２８单片机作为主控芯片实现了对输入交换电压和电流以及直流电压和电流信号的收罗和处理［６］，并完成对功率因数赔偿电路、过流掩护电路的控制．Ａｔ－ｍｅｇａ１２８单片机是Ａｔｍｅｌ公司生产的高性能８位ＭＣＵ，其内置８路１０位ＡＤ，可以完成多路数据的收罗．Ａｔｍｅｇａ１２８单片机通过外部中断举行键盘的实时扫描，别的单片机通过串行方式控制１２８６４液晶并实时显示数据，节流了单片机的硬件资源． ２．２控制系统软件设计 系统步伐流程图见图８．系统上电后，首先初始化液晶屏和ＡＤ转换器，４路ＡＤ转换器分别收罗输入电压信号、输入电流信号、输出电压信号、输出电流信号，若输出电流过大，立刻控制继电器，切断输出回路，进入过流掩护状态，１０ｓ事后控制继电器使电路规复正常工作［７］．单片机通过液晶屏显示输入电流、输入电压、功率因数以及输出电压、输出电流，若功率因数小于１，通过功率因数控制模块自动赔偿功率因数．然后单片机扫描按键，提供３个可选的子功能，分别为：设定功率因数、功率因数向１赔偿、设定过流掩护电流值．其中，“设定功率因数”指可在一定范围内设定功率因数的巨细，单片机通过功率因数控制模块自动调解功率因数到设定值，“设定过流掩护值”即指可以在一定范围内人为设定最大掩护电流． ３系统测试 ３．１系统测试方案 系统测试方案见图９．若要对ＡＣ－ＤＣ变更电路的效率举行检测，需要在系统输入端和输出端设置测试端口，以便于得到输入输出端的电流和电压，即ＵＳ，ＩＳ，Ｕ０，Ｉ０，效率盘算公式为 4、结论 高效率、低纹波开关电源技能是未来电源技能发展的方向，而带有功率因数检测和赔偿的电源系统也肯定会为节能减排做出突出的贡献．本系统设计的ＡＣ－ＤＣ变更电路一改传统的{方案}变压器的ＡＣ－ＤＣ变更技能，应用超低功耗二极管桥控制器联合超高效的开关稳压控制器的方式实现电源的变更，同时辅助功率因数检测和赔偿电路，最大限度地提高了电源的转换效率，并能够很好地控制电源的纹波．由于本设计办理了传统变更电源效率的瓶颈，所以在雷同于盘算机所用的低压电源范畴具有非常广泛的应用前景。 技能资料出处:网络整理
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