一种单相高效率AC-DC变换电路的设计

i一种单相高效率AC-DC变换电路的设计摘要随着电力电子装置在电网中的广泛应用，电能的质量问题引起了人们的普遍关注，而PFC既功率因数校正技术是改善这一问题的有效手段之一。本次课题的研究也让我对电力能源的认知有了很大的提高，本系统以Boost升压斩波电路为核心，采用PFC功率因数校正专用控制芯片UCC28019产生PWM波形，进行闭环反馈控制，这样就可以实现稳压输出。通过实验得出的结果说明：电源进线的交流电压和负载电流在比较宽的范围内变化时，电源输出直流电压能够保持较高的稳定性，电源交流输入功率因数达到99%，效率达到88%，具有良好的电压调整率和负载调整率.关键词：电力电子装置开关电源UCC28019Boost电路功率因数校正iiAbstractWiththewideapplicationofpowerelectronicdevicesinthepowergrid,powerqualityproblemshasattractedwidespreadattention,andPFCpowerfactorcorrectiontechnologyisoneoftheeffectivemethodstoimprovethisproblem.Thistopicresearchalsomademethecognitiontotheelectricenergyhadtheverybigenhancement,thissystemistoBoosttheBoostchoppercircuitasthecore,adoptsPFCcontrolchipdedicatedpowerfactorcorrectionUCC28019PWMwaveforms,aclosed-loopfeedbackcontrol,sothatitcanrealizethevoltageoutput.Throughtheexperimentresultsshowthat:thepowersupplyintolinevoltageandloadcurrentchangesinacomparativelywidescope,canmaintainthestabilityofthehighpoweroutputdcvoltage,powersupplyacinputpowerfactorof99%,efficiencyreached88%,goodvoltageregulationandloadregulation.Keywords:powerelectronicdeviceSwitchingpowersupplyUCC28019Boostpowerfactorcorrectioncircuitiii目录前言.3第1章绪论.4第1.1节研究现状与问题.4第1.2节研究背景.4第1.3节课题研究的意义和主要工作.5第2章系统方案.6第2.1节DCDC变换模块的论证和选择.6第2.2节PFC控制方案的论证和选择.7第3章系统理论分析与计算.8第3.1节电路设计的分析.83.1.1主电路的分析.83.1.2控制电路的分析.93.1.3功率因数测量电路的分析.12第3.2节主回路器件的选择及参数计算.12第3.3节PFC控制电路参数计算.15第4章电路的设计.17第4.1节系统总体框图.17第4.2节主电路子系统框图与电路原理图.17第4.3节辅助电路子系统框图与电路原理图.18第5章测试方案与测试结果.19第5.1节测试方案.19第5.2节测试条件与仪器.19第5.3节测试结果与分析和结论.195.3.1.测试结果(数据).195.3.2.测试分析和结论.23参考文献.24致谢.25附录：.26附录一：实物图.26附录二，测试连线图.26附录三：电路原理图.27第0页前言伴随着PWM变换器在工业和家电领域的越来越多的应用，带来了一个很大的问题，就是电网的污染越来越严重，而电网污染中最严重的就是谐波电流的污染。这已经引起了全世界各个国家和相关领域的组织的高度重视，并且已经出台了许多相关的法律法规。而解决这一问题的最行之有效有效的方法就是提高效率值，因而如今许多的家用电器已经开始大量的采用变频方式的系统，例如变频冰箱，变频空调变频洗衣机等家电，这也成为了相关行业的趋势，但因为传统的变频系统有着不可控整流桥非线性的缺陷，因而输入电流的波形系数就很差，这样就会导致输入的功率因数会很低。为解决这个棘手的问题，传统的升压式AC-DC变换器在这些变频家电中得到了广泛的应用，成为了目前的家电PFC方案中最成熟的一中。传统的PFC意思是“功率因数校正”，其方法分为3种，无源PFC,部分有源PFC以及完全有源PFC。功率因数指是指电路的有效功率占其输入的总功率的百分比，也就是也就是有效功率和输入的总功率之间的比值。它是用来评判电力的利用是否良好的重要标准，功率因数值越大的的话也就意味着整个电力的系统的利用率越高。本系统采用TI公司的PFC控制芯片UCC28019为核心的功率因数校正的基本原理来实现课题所要求的功能。系统的组成部分是取样电路，功率因数校正和控制显示电路。这一设计首先是要对电路进行检测，检测所需的部分就是检测电路，而检测电路检测完之后的结果就是控制电路中PFC的控制芯片UCC28019的电压误差放大器大小的依据。这一措施可以稳定开始就设定好的输出电压，输出电压得以稳定的话就可以用电流误差放大器来将电源的整体的功率因数提高。通过实验得出只要采用APFC就可以把电源输出电压稳定，从而实现功率因数的校正。第1页第1章绪论第1.1节研究现状与问题最近这些年以来，随着迅速发展的电力电子技术，我们在各类与电力相关的工业，以及家庭的电力系统中都看到了电力装置的应用。伴随着这些装置的日益重要的作用衍生出了很多的污染问题，其中就有危害性非常大的谐波污染。也正因如此，很多的发达国家和发展中国家以及国外的学术机构都为了应对这一危害而制定了很多的准则来规范电力系统和用电设施的中产生的各类谐波。我国也在生产的各种电力工业以及家用电器中实施了相关谐波标准，因为这不仅能解决很多污染的问题，同时也起到了很大的节能功效，缓解我国能源紧缺的现状。随着各国组织的大量研究和实验，达成了很多这方面的技术性成果。人们大量的发展和应用单相有源ac-dc变换技术是实现这些成果的重大因素。经常使用的控制器主要是MCU与DSP两种，而常用的电感是常规电感以及平面电感这两种功率电感。磁极成技术使用在电感制作中，铁氧体则是使用在磁芯材料上的。开关频率可以在10khz-100khz之间；分流电阻是用在电流检测上的，同时也需要电流互感器和电流霍尔传感器；通常是用峰值电流采样课的平均值来进行电流采样，而它们的三种导通的模式是CCM,DCM以及CRM。三种拓扑结构则是两电平，三电平以及多电平构造，同时也有以并联交错或者串联交错的结构；电路设计的部分则可以运用智能功率模块，功率集成和器件分立这三种形式。就目前而言，采用电源供电的升压型单相有源ac-dc变换器是最常用，既传统的boost有源PFC。这一项技术已经在生活中的通讯行业和各项家用电器中应用的非常的多了，这也引起了是个各国的各大生产商家的重视，他们认为这是一个很大的市场，其中推出了这一项目一系列产品的就有st，ONSEMI，ti等世界著名IC生产商，他们纷纷都研发出来了各种各样的全模拟有源PFC控制器，包括14981a、b，16561,11651，vk05，uc3854an、BN、cn6901以及ucc3818等等。他们研制的产品中的一些芯片甚至同时具备了有源PFC和开关电源PVW这样两个功能、甚至是有些比较特别的芯片还可以进行开关频率的调制。这样就可以很好的改良系统中的EMC环境。第1.2节研究背景电源是一个系统中非常重要的角色，他可以被看成系统的心脏。电源给系统提供了持续和稳定的能量，并免除了系统会受到的外部的侵扰。由此可知，电源性能的好坏和电子设备的各个技术指标都是有着密切关系的，同时电源是我们这个社会所需要的重要第2页的能源，现如今的社会是一个需要能源去不断发展的社会，而能源中最重要的一项就是电能，电能的使用充斥着我们的整个生活。没有了电我们的生活会成什么样，相信大家会难以想象，而电力的发展却伴随着各种各样的污染和危害，其中的谐波危害就是非常严重的一项。为了解决这一问题，PFC既“功率因数校正”技术就是解决这一问题的很好的手段。正是基于这些，全世界各国以及相关组织对这一研究课题进行了非常大的投入，使得这一行业变成了一个非常值得我们新时期大学生去专心投入的方向。而这就要求我们要更好的学习和研究其中的很多知识，我本次的毕业设计的研究课题就与这个有关，它的重要性让我很开心的去投入这一课题的研究，相信通过此次的研究，会让我更好的了解和认知电力功效的相关领域的知识。第1.3节课题研究的意义和主要工作基与上述我所提到了内容，我们可以基本的了解到本课题主要的研究意义就是减少污染，节约能源，同时方便我们的生活和工作等，也可以为人类的可持续发展做出很重要的贡献。因此，我们应该更好更全身心的通入这一课题的研究中，也可以让我们未来的生活更加便捷。而这一课题研究的主要工作就是努力找到提高功率因数的方法，因为提高功率因数就是提高电力效率的重要方法，正如上文所说的通过稳定输入电压调整电流误差放大器的方法来将电源的整体的功率因数提高，这就要求我们去寻找更好的减小电流误差的方法从而提高电力能源的使用效率。而本文就是通过各种方案的设想和验证来找到很好的提高功率因数的方法。同时也希望大家能更好的重视节能的问题，因为只有重视节能杜绝污染才能让我们的地球更好的更持久的成为我们的家园。第3页第2章系统方案第2.1节DCDC变换模块的论证和选择方案一：Buck型拓扑结构变换器这一方案就是通过隔离变压器的输出端将电压整换成三倍压整流，再来就是想办法实现直流电压的降压变换，我们可以通过Buck型拓扑结构来完成降压变换这一功能。但这一方法有着一个很大的弊端就是需要一个电源输入端的电压值达到很高的要求，实现电压输入端电压值高的方法就是采用驱动控制电路这一非常繁琐的电路，而且还没有很强的可靠程度，因而不选择这一方案。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Sep-2013SheetofFile:D:ProtelExamples.ddbDrawnBy:D1L1C1Vpc+-V0S+图2-1Buck电路原理图方案二：型拓扑结构变换器：Cuk它的输出电压极性与输入电压相反，但输出电压值可以高于、等于或低于输入电压的值。它有着连续的输入及输出电流，通过这其中的两个电感之间的补偿耦合，输入及输出波纹的电压及电流被抑制，甚至可以让其值变为零，但这一方案存在着就是波纹抑制会被因内部的谐振的传递作用而断续和削弱的问题。它的稳定性也会因为和变压器隔离和耦合电感线圈的结构中的耦合电流可能导致输出电流方向这一问题而存在很大的隐患。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Sep-2013SheetofFile:D:ProtelExamples.ddbDrawnBy:L1D1L2C2C1Vpc+-V0S图2-2cuk电路原理图方案三：Boost型拓扑结构变换器：下图2-3就是Boost的升斩波电路。在这一电路中，外部的PWM信号可以用来操控开关的连接与断开，而电感的工作就是不断的变换地将能量进行存放和释放。当电感L进行存储能量时电压就会实现泵升，而这时的电容C就能实现保持输出电压的功能，输第4页出电压与输入电压的关系为DUs10，通过改变PWM控制信号的占空比D可以相应实现输出电压的变化。这一电路的升压方法是直接直流变流，因而会具有结构简单损耗值小以及效率高的特点。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Sep-2013SheetofFile:D:ProtelExamples.ddbDrawnBy:D1L1C1Vpc+-V0S+图2-3Boost电路原理图经过这一系列的验证和综合的比较及分析我们可以得出Boost型拓扑结构变换器是DCDC变换器是实现课题要求最适合的方案。第2.2节PFC控制方案的论证和选择模拟和数字控制方法是我们经常会采用的两种比较好的功率因数校正的控制方法，根据这一思路可以联想到下面这几种不同的控制计划：方案一：采用DSP+BOOST实现：参数的控制用纯软件的方式进行调整，我们可以想到，PWM波的占空比，运用数字控制的话就能很好的缩小元器件的使用数目，同时也有着消减原料及装置成本，还可以有效的降低干预，而且可以减小干扰，这是一个很好的方案单因为对这一方面的知识有限所以无法使用这个计划。方案二：采用BOOST+UC3854实现：UC3854是一种特殊的在平均电流中实现功能的升压型有源PFC。它的特点就是峰值开关电流是接近输入电流的。也是如今利用的非常普遍的APFC型电路。该方案是通过调度乘法器，电压放大器和电流放大器来实现的PFC电路。方案三：采用BOOST+UCC28019实现：UCC28019功率因数校正芯片是TI公司新推出的产品，这一芯片的校正方法就是运用平均电流模式，这一方式可以使输入电流的跟踪误差产生的畸变小于1，因而就可以把功率因数提高到靠近1这一高标准。UCC28019组成的PFC电路,只调节一个放大器的补偿网络即可。通过对上述三个方案的论述和比较我们可以清楚的发现其中最简单易行并且有效的就是第三种方案，通过实验也能验证这一方案是完全可以完成课题所提出的要求的因此，本次课题将用方案三来完成。第5页第3章系统理论分析与计算第3.1节电路设计的分析本次设计的是输入交流电压为24V，输出直流电压36V以及直流电流为2A的高功率因数开关电源。它是由主电路，控制电路，测试电路以及保护电路这四个部分组成的电路。整个过程的开始是输入220V的交流电，再将其通过环形变压器变换调压成一个24V的交流电然后将其进行整流，而整流的方法就是运用全桥整流电路。最后一部就是通过高频滤波电容后送给主电路，主电路采用的是Boost电路，通过PFC芯片UCC28019进行控制器开断，经过这一电路之后就可以变换成为一个36V的直流电流。其中，PFC和单片机测量的控制电路组成了测量和控制这两部分的电路，通过一些PFC的专用的芯片构建成了PFC的控制电路，单片机测量控制电路主要作用是输出侧通过电阻分压并用电压、电流传感器进行采集比较送至单片机进行功率因数测量显示。保护电路是PFC芯片的过压和过流保护。3.1.1主电路的分析由下图3-1中我们可以看到是由输出电容C0，电感L1，以及二极管D1结合构建成了Boost变换电路，原理图如图3-1所示：Q1L1D1C0R0R1R2PWMEA+VdcVeaVwmV+VrefV0图3-1Boost变换电路原理图本电路的工作原理：串联一个电感L1在和开关管Q1之间，输出电容C0以及负载的供电可以由电感的dcV下端通过整流二极管来实现。电路中的Q1在Ton时段导通时，D1就会发生反偏，当L1的的电流值上涨到时L1就能充满很多的额能量既：/1PdcItL2210.5()EL电路中的C0的选值必须要设置的够大的值，因为C0要为Q1导通时的供应输出电流。这样就可以满足减少Ton时段负载供电电压的要求。第6页如果Q1关断的话L1就会发生电压的极性的颠倒，既此时它的异名端就会对应同名端的正极。这是由于其中的电感电流是无法完成突变的。这时我们可以从图中看到就dcV是L1的同名端，而C0就会由L1通过D1来进行充电，当C0充电时我们就可以知道他的两端电压就会比要来的高，由于C0是向负载进行供电的，所以供电时的C0会损失电dcV荷，而这时的电感储能就会起到一个作用，既补充C0损失的电荷以及供应负载的电流。本电路有两种工作模式，既工作连续模式和电路不连续模式，判定其在何种工作模式要进行工作的依据就是看经过D1的电流是否在Q1的下一次导通前已经流完，如果已经流完则说明之前那一次Q1导通之时L1中存储的能量以完全释放，如果已经完全释放则称此时的电路是在不连续模式下工作的，反之则是连续模式。电路中的负反馈Q1连通的时间可以用来调节电力的输出电压。连通时间的增加和减少控制这其为负载提供的能量的多少，同时我们可以知道，直流端电压的增加和减少可以为我们提供负载端所需的能力需要减少还是增加的信息。我们知道，设计的要求需要有着一个比较稳定的输出电压，这就需要Ton来实现这一要求，输出电压会随着的下dcV降而下降，因为当下降时L1中存储的能量减少，这时就需要通过增大Ton来保持输出dcV电压的稳定，反之，当输出电压增大是则可以通过减小Ton来稳定输出电压。3.1.2控制电路的分析UCC28109芯片介绍UCC28019是一中连续导电模式（CCM）控制器，它有八个引脚，输入的范围非常的广泛，在功率为100W到2kW变换器中具有非常好的适用性。它是一种使用有源PFC的校正控制器，也是在电流连续导通模式下进行工作的Boost拓扑结构校正控制器，如果处于欠压锁定期的话它将会自动启动电流低于200uA。如果想让整个系统在低功耗待机模式下工作的话可以通过将VSENSE脚的电压调整到小于0.77V的方法来进行实现。UCC28019有着无需检查电网电压的特点，用户如果想让输入端的电流的波形畸变的话，只需运用平均电流控制模式就可以帮助用户实现这一功能，这样就可以很大程度上的减少整个系统的元器件。这样也可以是系统的外部电路更加的简单易识，而外部电路的简洁的话就可以让我们在对电压和电流环进行补偿设计的话更加的方便。因为外部的开关管需要1.5A为峰值的栅极驱动电流，这就要求开关频率的精度必需被控制在5%的精度范围，UCC28019芯片可以轻松的达到这一要求。UCC28019还有对系统的各个组成方面有着很好的保护功能。(1)UCC28019具备的优点外部器件少，无需时时监控检测电网的电压值通用交流输入电压的范围广泛开关频率固定为65kHz第7页可以达到97%的最大占空比系统各种输出过压、欠压保护，输入掉电保护单周峰值电流限制开环保护低功耗待机模式(2)UCC28019引脚说明UCC28019采用8-LeadPDIP和8-LeadSOIC两种封装形式，其引脚排列如图3-2所示，引脚功能介绍如下GNDGATEICOMPVCCISENSEVSENSEVINSVCOMPVCOMP12348765图3-2UCC28019的引脚排列（SOIC-8、PDIP-8）表3-1UCC28019引脚功能说明引脚号引脚符号引脚功能1GND芯片接地端2ICOMP电流环路补偿，跨导电流放大器输出端，引脚的工作电压高于0.6V3ISENSE电感电流检测。该管脚通过对电流检测电阻外接一220电阻可以有效抑制浪涌电流的涌入4VINS交流输入电压检测。当系统交流输入电压高于用户定义的正常工作电压或低于掉电保护电压时，输入掉电保护（IBOP）动作5VCOMP电压环路补偿。该引脚经过外部阻容电路接地，构成电压环路补偿器6VSENSE输出电压检测。BoostPFC变换器的直流输入电压经过电阻分压器采样后接入该引脚，为了滤除高频噪声干扰，该引脚对地外接一个小电容7VCC芯片工作电源。为防止高频噪声对电源的干扰，通常该管脚对地外接一个0.1uF的陶瓷电容，并且尽量靠近UCC28019芯片8GATE栅极驱动。推挽式栅极驱动，可以驱动外部一个或多个功率MOSFET，提供1.52.0A电流驱动(3)UCC28019的内部结构和工作原理UCC28019的工作模式为连续工作模式，它需要在固定的频率下工作，是一款能实现第8页校正功率因数功能的控制芯片。该芯片对系统的各项输入或者输出电压电流的通过都具有保护功能，还可以实现软启动，限值峰值电流。UCC28019内部结构框图如图3-3所示：图3-3UCC28019内部框图要实现UCC28019的控制和调节需要有两个回路：一个是内部的电流回路；它的过程是，先是将取样电阻的负极性电压信号转变成为正极性信号，转变的方式是让其进入芯片的内部然后通过反相器来实现信号的变换完成，有一点需要注意的是负极性信号必须是从ISENSE端进入到芯片内部。然后将这一信号通过电流放大器，这时就会输出一个ICOMP电压；然后把电压ICOMP与斜坡信号发生器产生的信号相互比较，其中PWM的占空比的控制需要两个信号一起来完成，这两个信号分别是之前进行比较的ICOMP与斜坡信号发生器产生的信号所产生的输出信号也就是其内部芯片中RS触发器的输入以及其内部的65kHZ振荡信号。图中的功率开关的通断的控制是由输出的脉冲经推挽电路来实现；我们可以从图中看到：谐波信号发生器中的信号是不断上升的，它上升到大于TCOMP所需的时间记为，同时也是决定DOFF的关键，此时我们可以通过斩波拓扑方程既DOFFofT=VIN/VOUT，我们知道VIN是一个正弦波的波形，而ICOMP的电压与电感电流之间是一个正比的关系，所以控制回路就可以实现电感电流波形跟踪输入电压波形这一功能，这时第9页我们可以知道，输入电流的波形也将会是一个正弦波，而且和输入电压基本完全相同，这样就可以实现我们所需要的功率因数校正这一功能。二是外部电压回路，我们知道，设计的要求需要有稳压，开路及过压欠压的保护功能，这一点我们可以通过将电源输出交流电压通过分压之后获得的取样电压与电路内部的比较器相连的方法来实现，当然，要想让它们相连，取样电压必需要从VSENSE端输入。整个电路系统如果想要正常的运行则需要有适合的VCOMP电压，建立适合的VCOMP电压需要电压误差放大器这一部分来实现，它的电流是与VCOMP端的补偿网络相连的，gmv因而可以在VCOMP端需要时完成其想要的功能，既充电与放电；而VCOMP端的电压是决定压电流放大器的增益以及斜坡信号的斜率的主要依据，而芯片内部拥有的增益参数可以很好的稳定输入的电流波形，当然，这是要在外部回路是在稳定的条件下才能实现，这样我们就可以保证了开关电源的功率因数可以有个较好的值。3.1.3功率因数测量电路的分析我们知道，正弦信号是一个周期性的信号，它会周期性的经过零点，而它的相角就可以通过测试其过零点的时间来测算。系统中的两路信号的相位差可以通过它们过零点的时间差和各自信号的频率来计算，而交流信号的需要转换成TTL方波脉冲才能实现上述的计算，首先要获得一个低压的交流信号需要通过电压互感器和电流互感器来获得，然后将获得的信号在整形电路中经过就可以把交流信号转换成我们需要的TTL方波脉冲。其原理图如图3-4所示：图3-4双路比较器LM393整形电路两路信号的相位差：。其中，N为两路信号的上升沿分360/360TFkTt别触发计数器的差值，为单片机时钟频率，T为输入信号的周期。KF第3.2节主回路器件的选择及参数计算第10页主电路参数计算:主回路原理图如图3-5所示，首先我们可以通过将功率因数设定为0.98效率为0.95来确定设计中的最大输入峰值电流，其计算过程是:_(max)INPEAK输入最大有效电流_(max)(in)3623.0.954.8INRMSINUVPF最大电感峰值电流_(ax)_(max)2IPEAKIRMS123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Sep-2013SheetofFile:D:ProtelExamples.ddbDrawnBy:1234Q1Rvins2100KRvins12MRs1C50.33UFL1D3D1U2+C10+Rs2RL+C100U124ACI1U0RisenseCisenseC11820PFR81M12RTRFB2105Cvins1uF图3-5主电路图（1）、输入电容（CIN）的计算，因为滤波整流的输出电压中有着高频的成分导致输出电容的容量很小，如果想要计算出它的最大值我们需要知道波纹的电压和电流的最大值值来完成，我们可以知道的是波纹的电压值是按最大值的20%来计算，电压波纹系数是6%，；根据UCC28019数据手册，计算过程如下：65SWfkHz纹波电流峰值_(max)0.2456.912RIPLERIPLEINAKA最大纹波电压_(max)_(max)042.0INIIRECTIFDVVV将和代入下式即可得到：RIPLE_(ax)IRPLEIN输入电容取为1_(max)80.912.868654RIPLEINSWNCfkHzVF（2）、储能功能通过升压电感(LBST)来实现，我们可以通过占空比来计算斩波电感的最小值既占空比的三分之一：取为200(min)36(1)0.155.92OUTBSTSWRIPLEVDLfkHz（3）、保证输出电压的保持时间通过输出滤波电容(COUT)来实现，因为题目中要求输出电压为36V，所以我们可以通过下面的公式计算电路的输出滤波电容：222_(min)71.873360OUTHLDPOUTtmsCFVV（4）、功率开关元件(QBST)，开关管要求工作在65KHz，在系统中取IRF540N，击穿电压可到=100V，最大电流=23A，导通电阻很小，开关管上升时DSDI()7mDSONR间为39ns，可满足题目要求。（5）、系统的快速启动以及恢复需要两极管来实现、它分为快速恢复二极管(DBST)第11页和快速启动二极管，为了满足系统的要求，分别挑选的的D1和D3来进行。其中D1的功能是实现快速启动而D3为快速恢复。（6）、电感电流的采样通过采样电阻(RSENSE)来进行：它的计算要根据过流保护的最低值0.66V以及其电流的最大峰值4.56V，它的计算过程如下：_(max)_(max)0.9124.56.2RIPLELPEAKINPEAKIA_(ax)1.251.SOCSLVR(7)、我们知道瞬时峰值电流会因为器件而得到损害，因此需要通过一个220的电阻与ISENSE引脚串联来尽量的减少，同时为了改进系统的抗干扰能力，需在在该ISENSE引脚处接1只1000pF的电容CISENSE，该电容需放在ISENSE引脚和地线之间。（8）、反馈电阻的取值标准是能够让电源的效率值尽量的高以及使反馈电压的误差尽可能的达到最小，这里我们取反馈电阻RFB1=100K，而RFB2的计算过程如下：125016.33REFBFBOUTVKk为了消除噪声的干扰，一般还会在ISENSE引脚处连接一个820pF的电容。（9）、输入低电压保护(BrownOutProtection)电路中，由RVINS1和RVINS2分压获得的电压，从UCC28019的4脚(VINS)进入，当引脚电压低于0.8V时，芯片将切断从8脚(GATE)的驱动输出。RVINS1和RVINS2的参数计算如下：设分压电阻中流过的电流为输入偏置电流的150倍，即150.15VINSA若，则()24ACon()_(max)1240.951.62AConFBRIDGENABLEthVINSVSVRMA(max)12()_.90.NALthISIConEBtFBRIDGEkI因此我们选取的RVINS1的值为2M，RVINS2是100k。为了实现滤掉波纹电压这一功能，另需在VINS引脚处接一个电容CVINS，电容要连接在该引脚与地之间，同时还可以起到防止误触发输入低电压保护电路的功能；另外这一措施还可以将输入低电压保护电路的启动时间延迟。CVINS的放电时间一般要求大于输出电容的保持时间；COUT的保持时间为一个周期，因此当CVINS的放电时间满足半周期的2.5倍时，可以按下式得到CVINS的值：_(min)2.5.6247HALFCYECVINSdischrgINtmsfz第12页_(min)22_125.60.870.710lnln1.940.92CVINSdischrgVINSBROWUTthISVINSINMStmsCFVkRkM取为1。F第3.3节PFC控制电路参数计算系统的通过UCC28019芯片来实现控制及校正功能，它是整个控制电路的核心部分。之前的介绍中我们已经了解到该芯片是通过持续传到模式来完成工作的，它的有关性能指标及实现的功能的过程我们也在上面的论文中有所提及，图3-6为系统的PFC控制电路：123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Sep-2013SheetofFile:D:ProtelExamples.ddbDrawnBy:Cicomp1.1UFC71UFC3820PFCvcomp-p0.33UFCvcomp3.3UFRvcomp27KC91.1UFR7220C61UF12345678GNDICOMPISENSEVINSGATEVCCVSENSEVCOMPUCC28019U1VCC图3-6PFC控制电路图控制电路的供电采用的是一个12V电压的辅助电源供，输入电压的滤波功能是通过图中R7和C7实现的，它们的取值分别是220欧和1,C6为1，它是一个滤波电容，F用来完成输入电压采样后的滤波。（1）、VCOMP端的补偿网络参数的确定:一个由电阻和电容组成的网络连接在VCOMP端与地之间起到补偿作用。跨导误差电压放大器输出的电流对该网络的电容进行充电或者放电，目的是建立合适的VCOMP电压来保证系统正常运行。查UCC28019数据手册可知，电压传递函数的开环增益在10Hz时为GVLDB(f)=0.709dB，另外可知：=42us，K1=7，KFQ=1/65kHz=15.385us，M1M2=0.37V/us，FV=10Hz，FPOLE=20Hzgmv根据已知条件首先需要计算出脉宽调制到功率级的极点的值，然后利用相应_PWMSf公式计算出各元件参数：_3312211.8470.64()72538.()PWMSSENOUTFQIfHzKRVCVFs第13页()_0.7922014.83.401VLdBfPWMSVCOMPGdBVHzgmvF实际CVCOMP取值3.3uF。实际RVCOMP取27k。_3.0.32421207.1VCOMPVCOMPPLEFFfRHzk实际取值0.33。F(2)、若想让取样电流信号实现平均，需要对其进行不停的补偿，为了实现这一功能需要在跨导电流放大器输出端ICOMP出接一个补偿电容，该电容放在ICOMP端与地之间，它的计算需要通过，M1，K1，这些值来进行，我们可以通过查阅UCC28019数LAVGfgmi据手册得到上述值分别为9.5KHz，0.95ms,0.484,7。因而其计算如下：10.95.4810272ICOMPIAVGiSpFKfkHz第14页第4章电路的设计第4.1节系统总体框图系统总体框图如图4-1所示，为了得到稳定的直流电压，需要将220V交流电压进行隔离、降压、整流、滤波等操作，为了让其更加的平滑则任需通过DC/DC电路的升压及滤波；为了实现要求的高功率因数低电压和负载调整率等功能，采用的PFC控制电路为UCC28019，UCC28019是整个系统的校正控制器。隔离变压器AC/DC整流DC/DC变换PFC控制电压电流互感器比较器单片机液晶显示AC220V负载AC24V输入电压电流检测电压反馈自耦变压器36V图4-1系统总体框图第4.2节主电路子系统框图与电路原理图1、图4-2主电路子系统框图隔离变压器AC/DC整流DC/DC变换PFC控制AC220V负载AC24V输入电压电流检测电压反馈自耦变压器36V图4-2主电路子系统框图2、图4-3主电路子系统电路第15页123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:6-Sep-2013SheetofFile:D:ProtelExamples.ddbDrawnBy:1234Q1BRIDGE1R1200R22MR50.1R3100KC41UFC31UFC21UF+C147UFC51UFL1G864154LFD3B201006D1FR107D4R43.3R610KU2ZIFR540+C104700ufC61UFC70.1UFC83.3UFR727KC90.33UFC11820PFR81M12J3DIDILIANJIE+-12RT9105R2_2R2520C2_20.1UF+C1004700uf12345678GNDICOMPISENSEVINSGATEVCCVSENSEVCOMPUCC2801924VAC输入12VDC输入输出图4-3主电路子系统电路第4.3节辅助电路子系统框图与电路原理图辅助电路包括过流保护电路、功率因数测量电路。功率因数测量电路子系统框图以STC-51单片机为核心的功率因数测量系统硬件结构图如图4-4所示。该测量系统主要由电流互感器、电压互感器、整形修正电路、单片机、LED显示器和通信接口等组成。电压互感器电流互感器整形修正电路STC-51单片机最小系统串口通讯LED显示图4-4功率因数测量电路子系统框图第16页第5章测试方案与测试结果第5.1节测试方案硬件测试（1）调节输入交流电压24V，因为要求中的输出直流电流为2A电压为36V所以需要设置负载阻值为180欧。（2）负载调整率的测试：稳定输入交流电压24V，输出直流电压36V，通过改变负载阻值的方式改变输出直流电流，得到不同的输出直流电压，从而得到负载调整率为输出直流电压之差与开始的输出直流电压的比值。（3）电压调整率的测试：稳定输出直流电压36V，稳定负载电阻，通过调压器调整输入交流电压的值得到不同的输出电压，电压调整率就是输出电压的差值与36V的比值。（4）通过电参数测试仪显示。（5）通过电参数测试仪测得的交流电功率与输出直流电功率的比值获得，输出直流电功率等于输出直流电压和输出直流电流的比值。第5.2节测试条件与仪器测试仪器：2台模拟示波器，1台数字电参数测量仪，功率电阻，调压器，环形变压器。第5.3节测试结果与分析和结论5.3.1.测试结果(数据)（1）当输入交流电压Us为24V，将输出直流电压稳定在36V0U测量结果如表1（:误差参考电压U=36V0.1V）表5-1测量输出电压Us(V)Io(A)(V)0误差24V1.08360输出直流电压测试见图5-1：第17页图5-1：输出直流电压(2)负载调整率测试:在输入交流电压调为24V，输出直流电压设置为36V的条件下，调节负载电阻使输出电流变化，测量输出电压。表5-2负载调整率Us(V)Io(A)(V)0U误差241.235.8240.9835.90.3%输出直流电流1.2A和0.98A时的输出直流电压时的见图5-2；5-3：图5-2：1.2A时的输出直流电压第18页图5-3：0.98A时的输出直流电压(3)电压调整率的测试：稳定输出直流电压36V，稳定负载电阻，通过调压器调整输入交流电压的值得到不同的输出电压。表5-3电压调整率Us(V)(V)0U误差2635.920360.3%输入交流电压为26V和20V时的输出直流电压见图5-4；5-5：图5-4：26V时的输出直流电压第19页图5-5：20V时的输出直流电压（4）功率因数的测量表5-4功率因数测量输入电压Us(V)负载电流Io(A)输出电压(V)0U功率因数（PF)240.736.060.994功率因数见图5-6图5-6:功率因数（5）效率的测量表5-5效率的测量输入电压Us(