基于ucc28019的功率因数校正实验平台设计

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1、基于UCC28019的功率因数校正实验平台设计摘要.•基于存源功率因数校准技术，设计了一款高功率因数开关电源实验平台，平台具有自动功率因数校正，结构简单，保护措施完善等优势。平台整体系统设计以德州仪器公司的APFC芯片UCC28019为核心器件，采用电流内环加电压外环的双闭环控制，保证了系统功率因数不低于0.95,采用电流电压互感器采集信号相位，测量并实现功率因数实时显示，同时也可对异常输出进行继电保护。电源系统采用BoosT升压电路，在输出36V/2A额定条件下效率不低于95%,采用良好的闭环反馈电路补偿机制，电压调整率和负载调整率均不高于0.5%。控制核心采用Freescale

2、的MC9S12义S128单片机，完成功率因数测量、电压/电流的动态测景、参数显示、过流保护等功能。测试表明，整体系统运行性能稳定，各项技术指标均达到设计需求。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息，如果需要分享，请保留本段说明。关键词：功率因数校正；UCC28019；BOOsT；MC9S12XS128D0I：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.2.0141系统方案本实验平台主要由BOOST升压电源模块、功率因数采集模块、单片机运算模块、功

3、率因数校准及设定模块、电源模块组成，系统设计框图如图1，下面分别讨论各模块电路选用的基础。1.1电源模块采用BOOST拓扑结构的开关电源。该拓扑具存电路简单、电源侧电流波动小等优点，同时也可让学生充分体验开关升压电路的技术特点和重要设计参数，了解电感手工制作过程。相比于推挽拓扑，本设计结构简单，且更适用于小功率型电源。1.2功率因数采集模块本方案采用电流互感器、电压互感器采集电流电压相位信息，经过放大等处理后由单片机算得相位差，进而求解功率因数，与集成计量芯片ATT7053芯片方案相比较，本方案具有良好的电气隔离性能、成本低，且对原电路影响小等优点。1.3功率因数校准及设定模块UC

4、C28019是徳州仪器公司生产的专用功率因数校正芯片，芯片接口简洁，且具有自动功率因数校正的功能，可完美与BOOST电路配合使用，完全解决了用软件设定开关管关断延迟而导致的不确定因素，提升了电路稳定性。2电路与程序设计2.1功率因数校正模块设计功率因数校正部分基于UCC28019设计，主要分为输入继电保护部分、BOOST电路功率变换部分、UCC28019周边电路、IRF540功率MOS开关管及驱动电路、输出反馈电路。其中，继保部分利用单片机检测到的输出电流电压值控制继电器开断，对系统异常做出处理，设定为输出电流大于2.5A保护；BOOST电路部分设计为输出额定电压36V，并且采用了

5、二极管阻容电路对尖峰电压进行抑制：UCC28019周边电路参考德州仪器给出的设计手册，结合实际需要进行修改；由于系统功率不超过100W，电流也较小，故采用MOS管进行开断，节约了幵关驱动部分成本，IRF540也具有导通阻抗小的优势，有利于提升系统的效率；反馈电路采用电阻分压的方案，使用抗温飘性能好的精密电阻，保证系统稳定工作，且设置电位器改变输出电压值以胜任不同需求。电路原理设计如图2。2.2功率因数测量模块及程序设计系统设计了功率因数测量单元，用于实时测定功率因数，同时判定是否需要发出继电保护信号，功率因数测量模块设计框图如图3。功率因数采集单元安装互感器测景电流电压信号，用0P

6、07及LM358构成放大跟随电路，互感器得出的信号可以放大到单片机内部AD可以直接采集的大小，而后直接交由？纹?机处理。小信号处理部分原理图设计如图4所示。本系统采用Freescale的MC9S12XS128单片机，完成功率因数测量，并实现电压、电流等动态参数显示，同时通过测得电流值快速实现过流保护等功能。采集及继电保护软件流程如图5。3测试方案与测试结果3.1测试方案首先上电调试反馈电路使系统稳定工作，而后依次测试电路电压调整率、负载调整率、效率等参数。测试前保证设定输出电压为36V，输出电流为2A额定状态，测量输入电压在20-30V间变化时的输出电压得出电压调整率并计算效率,同

7、时记录系统功率因数。而后，调整输出负载，使输出电压在0.2-2.5A间变化，测量输出电压变化，得出负载调整率，同时验证系统在电流超过2.5A时是否可以自行保护。3.2测试结果及分析测试数据如表1、表2所示。由数据得出系统电压调整率不高于0.5%，负载调整率不高于0.5%，效率等参数不低于95%,功率因数不低于0.95。可实现过流保护，保护电流为2.5A。3.3测试结果及分析综上所述，本设计用BOOST升压电路实现了功率因素测量与校正满足教学中关于功率因数校正问题实际验