【正文】 波污染，提高開關(guān)電源的功率因數(shù)，就需要對電流的脈動進(jìn)行抑制，使電流波形盡量接近正弦波 ， 從而減小開關(guān)電源對交流電網(wǎng)的污染，隨后整流電壓經(jīng)過主變換電路變換，由于主電路輸出的電壓含有交流成分，所以在負(fù)載前端 需要加整流濾波電路進(jìn)一步處理，使負(fù)載得到直流電壓。圖中的關(guān)鍵元件是穩(wěn)壓調(diào)整管，電源工作時檢測輸出電壓 Uo，通過反饋電路對穩(wěn)壓調(diào)整管的基極電流進(jìn)行負(fù)反饋控制。 34 附錄 電源利用 C8051F020,供應(yīng)鏈管理能完成數(shù)字集和措施。在這里 ,電源控制電路 ,利用全氟化碳的使用 UCC28019 可大大提高了功率因數(shù)。 12 系統(tǒng)電路圖 13 2 功率因數(shù)檢測 14 功率因數(shù)的基本定義 20 顯示電路 24 小結(jié) 在很多情況下，發(fā)出電能的電源并不符合使用的要求，需進(jìn)行再一次變換，這種變換是把一種形態(tài)的電能轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)的電能 ， 像變壓器、變頻器等 ， 我們把輸入和輸出都是電能的電源稱之為變換電能的電源 ， 開關(guān)電源就是屬于變換電能的電源，此種電源 通過控制電路中 電力電子器件 的 開關(guān)狀態(tài) 來控制輸出電能的大小 ，該 電源即節(jié)能又 能 帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益，因而引起社會各界的重視而得到迅速推廣。開關(guān)電源出 現(xiàn)之前，各種電子裝置和電氣控制設(shè)備的工作電源都采用線性穩(wěn)壓電源 ， 但隨著半導(dǎo)體工頻變壓器 整流濾波電路 穩(wěn)壓調(diào)整管 輸出濾波電路負(fù)反饋電路Ui Uo 2 器件的發(fā)展，計算機(jī)等電子裝置的集成度不斷增加，功率越來越強(qiáng)，而它們的體積卻越來越小 ， 因此，迫切需要體積小、重量輕、效率高、性能好的新型電源，這就成了開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的動力。為了減小噪聲，并進(jìn)一步減小電源體積，在 20世紀(jì) 70 年代，新型電力電子器件的發(fā)展給開關(guān)電源的發(fā)展提供了 有利 條件。 開關(guān)頻率的提高使開關(guān)電源的電磁干擾問題變得突出起來。 （ 3） 控制技術(shù) ： 主要研究適用于開關(guān)電源的各種開關(guān)控制方法，如電壓模式控制和各種電流模式控制等。 開關(guān)型穩(wěn)壓電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)，通過控制開關(guān)的占空比調(diào)整輸出電壓。而且其對電網(wǎng)的適應(yīng)能力也有較大的提高，一般串聯(lián)穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)波動范圍為220V( 10%),而開關(guān)型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓在 110~260V 范圍內(nèi)變化時，都可獲得穩(wěn)定的輸出電壓 [11]。開關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢可以概括為以下四個方面 ： （ 1） 小型化、薄型化、輕量化、高頻化 ——開關(guān)電源的體積、重量主要是由儲能元件（磁性元件和電容）決定的，因此開關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小其中儲能元件的體積。單純地追求高頻化，噪聲也會隨之增大，采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)，在原理上既可以提高頻率又可以降低噪聲。 隨著開關(guān)電源的發(fā)展，電源的小型化、模塊化、綠色化越來越受到人們的關(guān)注。 （ 4） 開關(guān)電源 EMI 相關(guān)知識介紹。 芯片 功能描述 UCC28019 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 12 所示 。無論芯片處于故障模式還是待機(jī)模式， ICOMP引腳均在內(nèi)部接至 4V 電平。和 VINS引腳的輸人一樣， VSENSE引腳上非常低的偏置電流容許選擇很高的實(shí)用電阻值，以降低功率損耗和待機(jī)電流。通過外部電流檢測電阻提供電壓輸人，反映 Boost PFC 變換器的瞬態(tài)電感電流，該平均電壓可以消除噪聲和紋波的影響。如果 VINS引腳的電壓低于門限電平 V，控制器將處于關(guān)斷狀態(tài)。軟啟動時間可以通過該腳外接的電容進(jìn)行設(shè)。該引腳為芯片工作電源的輸人端，并受內(nèi)部的電源欠壓鎖定保護(hù)電路監(jiān)控，如果 Vcc 低于開通門限電壓 ，欠壓鎖定 (UVLO)將會關(guān)斷控制器，同樣，如果 Vcc 的電壓不低于欠壓鎖定 (UVLO)的關(guān)斷門限電平 9. 5V，芯片仍將繼續(xù)工作。 功率開關(guān)管 功率開關(guān) MOSFET 所要承受基本電壓為截止時所承受的電壓 Vin，導(dǎo)通時所要承受的流通電流為 2A。 電感量 通過公式LRSF(min) ≥ VOUTD(1D)/ (fSW(typ)IRIPPLE) 計算出： L≥。其中， R 為電阻， X 為電抗。因?yàn)檩斎腚妷旱闹芷诓蛔儯唇穷l率是一定值，所以只需求出相連個同向過零 點(diǎn)的時間就可以計算出電路的功率因數(shù)。 } void int1_isr(void) interrupt 2 { TR0 = 0。 CIP51 與 MCS51TM 指令集完全兼容，可以使用標(biāo)準(zhǔn) 803x/805x 的匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開發(fā)。用間接尋址訪問通用 RAM 的高 128 字節(jié)，用直接尋址訪問128 字節(jié)的 SFR地址空間。該存儲器以 512 字節(jié)為一個扇區(qū)，可以在系統(tǒng)編程，且不需特別的外部編程電壓。對于 C8051F020/2器件， ADC0有其專用的 VREF0輸入引腳；對于C8051F021/3器件， ADC0與 8位的 ADC1共享 VREFA輸入引腳。當(dāng)不同ADC輸入通道之間輸入的電壓信號范圍差距較大或需要放大一個具有較大直流偏移的信號時（在差分方式， DAC可用于提供直流偏移），這個放大環(huán)節(jié)是非常有用的。 可編程數(shù)字 I/O 和交叉開關(guān) 該系列 MCU具有標(biāo)準(zhǔn) 8051的端口（ 0、 2和 3）?？赏ㄟ^設(shè)置交叉開關(guān)控制寄存器將片內(nèi)的計數(shù)器 /定時器、串行總線、硬件中斷、 ADC轉(zhuǎn)換啟動輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其它數(shù)字信號配置為出現(xiàn)在端口 I/O引腳。 0x80)) 。這是一個非常方便的設(shè)計，因?yàn)槲覀儎澐终{(diào)整模塊。當(dāng) AD0EN 位為 ?0?時， AD0C 子系統(tǒng)處于低功耗關(guān)斷方式。 PGA 增益可以用軟件編程為 、 8 或 16，復(fù)位后的默認(rèn)增益為 1。 （ 2） 跟蹤方式 ADC0CN 中的 AD0TM 位控制 ADC0 的跟蹤保持方式。該跟蹤時間由 ADC0 模擬多路器的電阻、 ADC0 采樣電容、外部信號源阻抗及所要求的轉(zhuǎn)換精度決定。 t=ln（ 2n/SA） R TOTALC SAMPLE (21) ADC的電壓基 準(zhǔn) 電壓基準(zhǔn)電路為控制 ADC 和 DAC 模塊工作提供了靈活性。當(dāng)被禁止時，帶隙基準(zhǔn)和緩沖放大器消耗的電流小于 1μA（典型值），緩沖放大器的輸出進(jìn)入高阻狀態(tài)。 // ADC0 T3定時采樣 ,左對齊 REF0CN = 0x03。 // 累加 ADC采樣數(shù)據(jù) int_dec++。狀態(tài)字說明： STA0STA6為當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值， STA7為讀寫使能， 1表示禁止， 0表示允許 對控制器每次進(jìn)行讀寫操作之前，都 必須進(jìn)行讀寫檢測，確保 STA7為 0。 /*兩行顯示 */ P2 = 0X00。// P3 = 0x0e。 P2 = 0x80。x5000。 NCDdata[7] = (voltage/10)%10 +0x30。 //設(shè)置第一行的顯示位置 P3 = 0x80。x5000。 //寫數(shù)據(jù)到端口 P2 = 0X20。 P2 = 0x00。lcd_data_count0。x++)。 30 圖 41 輸出波形 圖 41 主電路板 圖 42 整流濾波波形 圖 43 為功率因數(shù)檢測程序的調(diào)試波形，由圖可以看出相位差 。 33 致 謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向所有曾給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的老師、同學(xué)和朋友們致以衷心的感謝！ 首先，我要感謝 雷 老師，從這篇論文的基本思想到程序的實(shí)現(xiàn)， 雷老師 都給了我極大的幫助。 作為一個即將大學(xué)畢業(yè)的學(xué)生，能力和水平都很有限，所提出的開關(guān)電源系統(tǒng)不太理想和完善，在具體內(nèi)容和表述上不免有所疏漏、欠妥甚至錯誤，還請各位老師與同學(xué)多加指正，能在以后的研究和學(xué)習(xí)中不斷改進(jìn)和完善。在此，讓我向你表示深深的謝意。 圖 43 功率因數(shù)調(diào)試波形 31 圖 44 輸出電壓與功率因數(shù)顯示 小結(jié) 雖然上述寫的比較簡單但實(shí)際的調(diào)試遇到的問題比這多的多，有的是因?yàn)樽约旱拇中拇笠獍央娫淳€接錯，有的是沒有體會到芯片的真正的工作過程出的錯， 但基本的方法就是那樣，先得找到問題，然后 再解決 問題，當(dāng)輸出有問題時卻找不到問題時這時候才是最頭疼 的，需要靜心的去發(fā)現(xiàn)問題，越是慌忙越時找不到問題，欲速則不達(dá)。 輸出只會有兩種情況，一是有輸出但輸出的電壓不是設(shè)定值，這種情況很好解決就是改變電壓反 饋電阻的值，如果怎么改都沒有效果則電路元件的參數(shù)沒有選好，需要好好的將電路的參數(shù)重新計算一遍，二是沒有輸出，導(dǎo)致這個結(jié)果的可能有很多的情況 ，需要認(rèn)真讀控制器的數(shù)據(jù)手冊查看芯片，然后根據(jù)電路的狀態(tài)確定控制器的工作情況，這是最麻煩的事情了。 P3 = data1。 for(x=0。 //控制 LCD lcdpoint++。 lcdpoint=amp。 P2 = 0x80。 timer_buf = (int)(cos(T_power*Rate_power)*1000)。 } 顯示程序 Transform函數(shù)的功能是將采樣與檢測值經(jīng)過計算后分離轉(zhuǎn)換成顯示用的 ASCII碼，并寫入顯示緩存區(qū)。x5000。 P2 = 0x80。 P2 = 0X80。以下為初始化程序： void LCD_Init(void) { P2 = 0X80。 // 指針復(fù)位 result = accumulator 8。 // 選擇采樣輸入源 AMX0CF = 0x00。如果不使用內(nèi)部基準(zhǔn)， REFBE 位可以被清 ?0?。通過配置 VREF 模擬開關(guān)， ADC0 還可以使用 DAC0 的輸出作為內(nèi)部基準(zhǔn)， ADC1 可以使用模擬電源電壓作為基準(zhǔn)。注意：這兩種等效電路的時間常數(shù)完全相同。當(dāng) AD0TM 位為邏輯 ?1?時， ADC0 工作在低功耗跟蹤保持方式。 （ 1） 啟動轉(zhuǎn)換 有 4 種轉(zhuǎn)換啟動方式，由 ADC0CN 中的 ADC0 啟動轉(zhuǎn)換方式位（ AD0CM1，AD0CM0） 的狀態(tài)決定。注意， PGA0 的增益對溫度傳感器也起作用。另外，還可以在第一級與第二級電路中間加一些如濾波電路等等的功能模擬電路。 } （ 2） 端口初始化 void PORT_Init (void) { XBR1 = 0x14。 單片機(jī)初始化程序 （ 1） 系統(tǒng)時鐘初始化 void SYSCLK_Init (void) { int i。這些端口 I/O的工作情況與標(biāo)準(zhǔn) 8051相似，但有一些改進(jìn)。這種靈活性允許用軟件事件、外部硬件信號或周期性的定時器溢出信號觸發(fā)轉(zhuǎn)換。C的電壓基準(zhǔn)可通過 VREF輸出引腳為其它系統(tǒng)部件或片內(nèi) ADC產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓。還有一個位于地址 0x10000 0x1007F 的 128 字節(jié)的扇區(qū)，該扇區(qū)可作為一個小的軟件常數(shù)表使用。前 32 個字節(jié)為 4 個通用寄存器區(qū)，接下來的 16 字節(jié)既可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址。速度提高 CIP51 采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的 8051 結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。 } void Timer0_init(void) { CKCON = 0x00。 由上述方案可以知主要的硬件電路有兩部分，第一、電壓與電流波形采樣電路，實(shí)際上就是采用電壓與電流互感器就可以取出電路的電壓與電流信號；第二、過零點(diǎn)取樣電路，通過一個高精度比較器就可以完成，電路比較簡單 如圖 23。所以在線性電路中，功率因數(shù)描述了負(fù)載的電抗特性，定義為相位差的余弦值 ，但負(fù)載呈電阻性時，電壓與電流波形相同，即功率因數(shù)為 1。 輸出濾波電容 輸出濾波電容 C 兩端電壓為輸出電壓 Vout。 儲能電感 變換器中的電感線圈在任何正常條件下不能飽和，并且為了有好的效率，線圈和磁心的損耗必須要小。 引腳 8(GATE)：柵極驅(qū)動。 Boost PFC 變換器的直流輸出電壓經(jīng)過電阻分壓器采樣后接人該引腳，為了濾除高頻噪聲干擾，該腳對地外接一個小電容。 引腳 5(VCOMP)：電壓環(huán)路補(bǔ)償。一旦峰值電壓超過規(guī)定值，單周峰值電流限制 (PCL)立 即關(guān)斷柵極驅(qū)動輸出。需要注意的是，濾波時間常數(shù)應(yīng)盡可能小于 100us。 由內(nèi) 部時鐘觸發(fā)的 PWM 輸出信號在周期開始時為低電平，該電平會持續(xù)一小段時間，稱之為最小關(guān)斷時間 (toff(min))，而后，斜坡電壓