前段時(shí)間參加了學(xué)校今年的國(guó)家電子設(shè)計(jì)大賽的選拔賽，選拔的題目是13年的國(guó)賽題。平時(shí)參加對(duì)電源了解的多一些，于是就選了13年的電源題（ACDC），那道題說起來也是叼，要求效率達(dá)到95%以上，估計(jì)這個(gè)坑了一批人。

我們用stm32f407做控制器。主功率電路分為兩級(jí)，前級(jí)是MOS管搭的全橋，這一級(jí)實(shí)現(xiàn)的是AC到DC轉(zhuǎn)換的功能，把40V峰值的交流電壓轉(zhuǎn)為50V的直流電壓，同時(shí)完成PFC功能，這也是這個(gè)方案中最為重要和麻煩的部分，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)ACDC轉(zhuǎn)換和PFC功能，使用了兩個(gè)PID控制環(huán)路，內(nèi)PID控制環(huán)路是電流控制環(huán)路，用來使電流實(shí)時(shí)跟蹤電壓，從而實(shí)現(xiàn)PFC，這個(gè)PID控制器要求具有很短的調(diào)節(jié)時(shí)間，響應(yīng)要很快，否則電流無法實(shí)時(shí)跟蹤電壓。外部PID控制環(huán)路是電壓控制環(huán)路，用于實(shí)現(xiàn)ACDC轉(zhuǎn)換，將40V峰值的交流電壓轉(zhuǎn)換為50V的直流電壓，其本質(zhì)就是輸入電壓成正弦變化，輸出值恒定的boost變換器。后一級(jí)其實(shí)就是buck變換器，用MOS管搭成半橋?qū)崿F(xiàn)DCDC降壓轉(zhuǎn)換，這個(gè)轉(zhuǎn)換器本身不難，只需要一個(gè)PID控制器就可以，但是由于整機(jī)效率要求很高，這一級(jí)的效率要求更高，至少是98%以上，否則乘上前一級(jí)的效率，整機(jī)效率很難達(dá)到要求。由于我們的方案中將所有的二極管都替換為mos管，只要控制好pwm，避免共態(tài)導(dǎo)通問題，mos管的損耗可以降低到很小很小，在測(cè)試中，mos管幾乎不發(fā)熱。然后所用到的電感為了避免趨膚效應(yīng)，都是用多股細(xì)線并繞，這樣也可以提高大概1%的效率。

講了這么多，下面上圖

左上部分為f4控制器，右上為傳感器——電壓互感器和霍爾傳感器。左下為后級(jí)buck，右下為前級(jí)ACDC變換器。變壓器用的是100VA的環(huán)牛。

這是測(cè)試時(shí)的波形圖，上邊是霍爾傳感器的測(cè)量輸出，可以看到電流已經(jīng)是正弦，但是過零點(diǎn)時(shí)測(cè)量誤差大一些。下面是ACDC變換器的直流輸出電壓。

上面是交流輸入電流波形，下面是交流輸入電壓波形。可以看到電流已經(jīng)跟緊了電壓。

上面是交流輸入電流波形，下面是電流PID控制環(huán)路的誤差，這是用f4的DAC通過IO口輸出到示波器，便于觀察。 

 

帶載50Ω，輸出的設(shè)定值為36V，實(shí)際輸出值為36.010V。

功率因素測(cè)量?jī)x的測(cè)量結(jié)果，PF=0.981 

整機(jī)的效率達(dá)到95%多一點(diǎn)，其他性能都o(jì)k。不過還是存在一個(gè)很大的問題，就是開關(guān)噪聲很大，為了避免開關(guān)噪聲對(duì)ADC采樣的影響，我們使用定時(shí)器觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換的方法來避開pwm的邊沿位置。

在調(diào)試的時(shí)候，最為蛋疼的莫過于ACDC轉(zhuǎn)換部分，一不小心就炸管，真是炸到心都碎了。。。。

不過還好有我們專業(yè)的大神指導(dǎo)，也算是一種磨練吧。