高功率因数电源(A)

高功率因数电源(A)第一页，共25页。功率因数的基本概念

功率因数（PowerFactor）是指交流输入有功功率(P)与输入视在功率(S)的比值，即式中为输入基波电流有效值，表示输入电流有效值；表示输入电流失真系数；表示基波电压与基波电流之间的相移因数。第一页第二页，共25页。有源功率因数校正原理框图第二页第三页，共25页。无源PFC电路原理图第三页第四页，共25页。无源PFC波形图第四页第五页，共25页。有源PFC升压变换器（不连续导通模式(DCM)

）原理图第五页第六页，共25页。有源PFC升压变换波形图（不连续导通模式(DCM)）第六页第七页，共25页。平均电流控制模式（CCM）PFC电路原理图第七页第八页，共25页。原理简述平均电流型控制在功率因数校正中应用最为广泛，其输入电流波形如下页图。它把输入整流电压和输出电压误差放大信号的乘积作为基准电流，电流环调节输入电流平均值，使其与输入整流电压相位相同，并接近于正弦波形。平均电流控制将电感电流信号与三角波信号相加。控制电路上页图所示，当信号之和超过基准值时，开关管关断，小于基准值时，则开关管导通。基准电流来自于实际输入电流。第八页第九页，共25页。有源PFC升压变换波形图（不连续导通模式(CCM)）第九页第十页，共25页。作品展示设计并制作一台具有功率因数校正环节(PFC)的整流电源，要求输出直流电压UO为36V，最大负载电流为2A，负载为电阻性负载。I2UI=220VACU2=18VAC隔离变压器整流电路PFC控制电路IoUORL

设计任务第十页第十一页，共25页。仿真图（1）当电压U2为(15～19)V，负载电流IO为(0.5～2)A时，要求输出电压UO稳定在36V，其误差的绝对值小于5%。（2）变压器副边电流I2的波形应为正弦波，失真度小于5%。（3）电路功率因数大于0.95（在变压器副边测量）。（4）输出电路具有过流保护功能(输出电流IO达2.5A时自动保护)。（5）当U2电压为18V，负载电流为(0.5～2)A时，能对输出电压UO在(30～36)V范围内设定，其测量误差的绝对值小于2%。（6）设计制作功率因数测量电路，其测量误差的绝对值小于2%

。技术指标第十一页第十二页，共25页。设计思路

方案比较与论证

功率因数校正的控制方法：模拟控制方法、数字控制方法。功率因数校正两种控制方法:无源PFC（被动式PFC）、有源PFC（主动式PFC）按照输入电流的控制，有源功率因数校正有以下几种方法：(a)平均电流型、（b)滞后电流型、(c)峰值电流型、(d)电压控制型第十二页第十三页，共25页。555多谐振荡器方案一：采用DSP+BOOST实现通过DSP编程控制完成系统的功率因数校正。优点：通过软件调整控制参数，使系统调试方便，减少了元器件的数量，减少材料和装配的成本，而且可减小干扰。缺点：软件编程困难，采样算法复杂，计算量大，难以达到很高的采样频率，此外还要注意控制器和主电路的隔离和驱动。方案二：采用BOOST+UC3854实现

UC3854是一种工作于平均电流的的升压型有源功率因数校正电路。优点：使用专用IC芯片，简单直接，无需软件编程。缺点：电路调试麻烦，易受噪声干扰，需要调节的器件较多。第十三页第十四页，共25页。集成计数器74163方案三：采用BOOST+UCC28019实现UCC28019是一种采用平均电流模式对功率因数进行校正的芯片，该芯片使输入电流的跟踪误差产生的畸变小于1％，实现了接近于l的功率因数。优点：相对于方案二步骤少，简单易行，只需调节放大器的补偿网络。最终实施方案：~220V自耦变压器~18VUCC2801936V交流输入整流电路BOOST电路电阻负载PFC控制电路第十四页第十五页，共25页。电路主循环状态图

系统总体设计

系统总体框图第十五页第十六页，共25页。74LS00系统主要构造为：主电路，控制电路，测量电路和保护电路四部分。从输入的交流电220V开始，经过隔离变压器调压成交流电18V后送入全桥整流电路进行整流，再经过高频滤波电容后送给主电路，主电路为Boost电路，由PFC芯片ucc28019控制开关管导通关断，经过Boost电路升压后电压变为30~36V。控制电路和测量电路包括PFC控制电路和单片机测量控制电路，PFC控制电路由专用PFC芯片组成，单片机测量控制电路主要是输出侧通过电阻分压并用AD进行采集送至单片机进行电压测量显示，同样通过采样电阻进行电流测量显示。保护电路由PFC芯片的过压和过流保护，以及AD检测输出电流的大小，过流则通过单片机关断继电器。第十六页第十七页，共25页。4511驱动共阴极数码管第十七页第十八页，共25页。4511驱动共阴极数码管

功率因素测量电路设计第十八页第十九页，共25页。4511驱动共阴极数码管第十九页第二十页，共25页。系统测试与分析

电压和电流测量电路设计

第二十页第二十一页，共25页。4511驱动共阴极数码管第二十一页第二十二页，共25页。4511驱动共阴极数码管

系统软件设计第二十二页第二十三页，共25页。4511驱动共阴极数码管

电路的测试（１）负载调整率的测试方法：在输入电压调为18V，输出电压设置为36V的条件下，调节负载电阻使输出电流为０.6Ａ和1.8Ａ，测量输出电压，分别记为U1和U2，则负载调整率Ｓ＝［（U2－U1）／U2］＊100%，即为负载调整率。（２）电压调整率的测试方法：调节负载当输出电压达到稳定值36V时，使输出电流为1.2A。调节调压器，使整流电路输入电压分别为15V和19V，测量这两种情况下输出电压，分别记为U3和U4，则电压调整率S1＝［（U4－U3）／３６］＊100%，即为电压调整率。（３）电压电流测量与显示测试方法：调节负载电阻，在系统输出电压稳定时，