作者 吴振宇 吴冀平 杨启涯 辛全彬 大连理工大学立异创业学院(辽宁 大连 116023)
摘要：根据有源功率因数校准技能，规划了一款高功率因数开关电源试验渠道，渠道具有主动功率因数校对，结构简略，维护措施完善等优势。渠道全体体系规划以德州仪器公司的APFC芯片UCC28019为中心器材，选用电流内环加电压外环的双闭环操控，确保了体系功率因数不低于0.95，选用电流电压互感器收集信号相位，丈量并完结功率因数实时显现，一起也可对反常输出进行继电维护。电源体系选用BOOST升压电路，在输出36V/2A额外条件下功率不低于95%，选用杰出的闭环反应电路补偿机制，电压调整率和负载调整率均不高于0.5%。操控中心选用Freescale的MC9S12XS128单片机，完结功率因数丈量、电压/电流的动态丈量、参数显现、过流维护等功用。测验标明，全体体系运转功用安稳，各项技能指标均到达规划需求。
1 体系计划
本试验渠道首要由BOOST升压电源模块、功率因数收集模块、单片机运算模块、功率因数校准及设定模块、电源模块组成，体系规划框图如图1，下面别离评论各模块电路选用的根底。
1.1 电源模块
选用BOOST拓扑结构的开关电源。该拓扑具有电路简略、电源侧电流动摇小等长处，一起也可让学生充沛体会开关升压电路的技能特色和重要规划参数，了解电感手艺制造进程。比较于推挽拓扑，本规划结构简略，且更适用于小功率型电源。
1.2 功率因数收集模块
本计划选用电流互感器、电压互感器收集电流电压相位信息，经过扩大等处理后由单片机算得相位差，从而求解功率因数，与集成计量芯片ATT7053芯片计划[3-5]比较较，本计划具有杰出的电气阻隔功用、本钱低，且对原电路影响小等长处。
1.3 功率因数校准及设定模块
UCC28019是德州仪器公司出产的专用功率因数校对芯片，芯片接口简练，且具有主动功率因数校对的功用，可完美与BOOST电路合作运用[6]，彻底处理了用软件设定开关管关断推迟而导致的不确定要素，提高了电路安稳性[7]。
2 电路与程序规划
2.1 功率因数校对模块规划
功率因数校对部分根据UCC28019规划，首要分为输入继电维护部分、BOOST电路功率改换部分、UCC28019周边电路、IRF540功率MOS开关管及驱动电路、输出反应电路。其间，继保部分运用单片机检测到的输出电流电压值操控继电器开断，对体系反常做出处理，设定为输出电流大于2.5A维护;BOOST电路部分规划为输出额外电压36V，而且选用了二极管阻容电路对尖峰电压进行按捺;UCC28019周边电路参阅德州仪器给出的规划手册，结合实践需求进行修正;因为体系功率不超越100W，电流也较小，故选用MOS管进行开断，节省了开关驱动部分本钱，IRF540也具有导通阻抗小的优势，有利于提高体系的功率;反应电路选用电阻分压的计划，运用抗温飘功用好的精细电阻，确保体系安稳作业，且设置电位器改动输出电压值以担任不同需求。电路原理规划如图2。
2.2 功率因数丈量模块及程序规划
体系规划了功率因数丈量单元，用于实时测定功率因数，一起断定是否需求宣布继电维护信号，功率因数丈量模块规划框图如图3。
功率因数收集单元设备互感器丈量电流电压信号，用OP07及LM358构成扩大跟从电路，互感器得出的信号能够扩大到单片机内部AD能够直接收集的巨细，然后直接交由单片机处理。小信号处理部分原理图规划如图4所示。
本体系选用Freescale的MC9S12XS128单片机，完结功率因数丈量，并完结电压、电流等动态参数显现，一起经过测得电流值快速完结过流维护等功用。收集及继电维护软件流程如图5。
3 测验计划与测验成果
3.1 测验计划
首先上电调试反应电路使体系安稳作业，然后顺次测验电路电压调整率、负载调整率、功率等参数。测验前确保设定输出电压为36V，输出电流为2A额外状况，丈量输入电压在20~30V间改变时的输出电压得出电压调整率并核算功率，一起记载体系功率因数。然后，调整输出负载，使输出电压在0.2~2.5A间改变，丈量输出电压改变，得出负载调整率，一起验证体系在电流超越2.5A时是否能够自行维护[8]。
3.2 测验成果及剖析
测验数据如表1、表2所示。由数据得出体系电压调整率不高于0.5%，负载调整率不高于0.5%，功率等参数不低于95%，功率因数不低于0.95。可完结过流维护，维护电流为2.5A。
3.3 测验成果及剖析
综上所述，本规划用BOOST升压电路完结了功率要素丈量与校对，满意教育中关于功率因数校对问题实践验证的需求，表现功率因数校对的含义与办法。一起模块还可使用于BOOST电路的示教和规划教育，具有必定的实用价值。
参阅文献：
[1]张桂东,张波,李忠,等.一种根据图论的电力电子拓扑结构办法[C]//我国电源学会第二十届学术年会. 2013.
[2]宋卓.浅谈电子式互感器的原理及比较[J].轻工科技, 2009, (2):60-61.
[3]代朝飞.单相长途费控智能电能表规划[D].浙江工业大学, 2011.
[4]姚川.适用于宽输入电压规模的Buck-Boost直流改换器及其操控战略的研讨[D].华中科技大学,2013.
[5]燕哲.根据单片机的PWM型开关稳压电源规划[J].电子技能与软件工程, 2015, (05):262-263.
[6]陈虎亮.根据UCC28019的有源功率因数校对体系[J].立异科技, 2013, (12):74-75.
[7]秦娟英,陆家珍.逆变电源的功率因数校对[J].通讯电源技能, 2004, 21(1):28-30.
[8]古鹏,黄峥.可预置功率因数补偿设备的规划[J].电子规划使用, 2007, (08):115-116.
本文来源于《电子产品世界》2017年第2期第48页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
