【正文】 波污染，提高開(kāi)關(guān)電源的功率因數(shù)，就需要對(duì)電流的脈動(dòng)進(jìn)行抑制，使電流波形盡量接近正弦波 ， 從而減小開(kāi)關(guān)電源對(duì)交流電網(wǎng)的污染，隨后整流電壓經(jīng)過(guò)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(shí)檢測(cè)輸出電壓 Uo，通過(guò)反饋電路對(duì)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(cè) 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(kāi)關(guān)電源就是屬于變換電能的電源，此種電源 通過(guò)控制電路中 電力電子器件 的 開(kāi)關(guān)狀態(tài) 來(lái)控制輸出電能的大小 ，該 電源即節(jié)能又 能 帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，因而引起社會(huì)各界的重視而得到迅速推廣。開(kāi)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(jì)算機(jī)等電子裝置的集成度不斷增加，功率越來(lái)越強(qiáng)，而它們的體積卻越來(lái)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(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的動(dòng)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(kāi)關(guān)電源的發(fā)展提供了 有利 條件。 開(kāi)關(guān)頻率的提高使開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾問(wèn)題變得突出起來(lái)。 （ 3） 控制技術(shù) ： 主要研究適用于開(kāi)關(guān)電源的各種開(kāi)關(guān)控制方法，如電壓模式控制和各種電流模式控制等。 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的占空比調(diào)整輸出電壓。而且其對(duì)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(dòng)范圍為220V( 10%),而開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓在 110~260V 范圍內(nèi)變化時(shí)，都可獲得穩(wěn)定的輸出電壓 [11]。開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下四個(gè)方面 ： （ 1） 小型化、薄型化、輕量化、高頻化 ——開(kāi)關(guān)電源的體積、重量主要是由儲(chǔ)能元件（磁性元件和電容）決定的，因此開(kāi)關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小其中儲(chǔ)能元件的體積。單純地追求高頻化，噪聲也會(huì)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(kāi)關(guān)電源的發(fā)展，電源的小型化、模塊化、綠色化越來(lái)越受到人們的關(guān)注。 （ 4） 開(kāi)關(guān)電源 EMI 相關(guān)知識(shí)介紹。 芯片 功能描述 UCC28019 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 12 所示 。無(wú)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(guò)外部電流檢測(cè)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(dòng)時(shí)間可以通過(guò)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(kāi)通門限電壓 ，欠壓鎖定 (UVLO)將會(huì)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(kāi)關(guān)管 功率開(kāi)關(guān) MOSFET 所要承受基本電壓為截止時(shí)所承受的電壓 Vin，導(dǎo)通時(shí)所要承受的流通電流為 2A。 電感量 通過(guò)公式LRSF(min) ≥ VOUTD(1D)/ (fSW(typ)IRIPPLE) 計(jì)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(gè)同向過(guò)零 點(diǎn)的時(shí)間就可以計(jì)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(kāi)發(fā)。用間接尋址訪問(wèn)通用 RAM 的高 128 字節(jié)，用直接尋址訪問(wèn)128 字節(jié)的 SFR地址空間。該存儲(chǔ)器以 512 字節(jié)為一個(gè)扇區(qū)，可以在系統(tǒng)編程，且不需特別的外部編程電壓。對(duì)于 C8051F020/2器件， ADC0有其專用的 VREF0輸入引腳；對(duì)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(hào)范圍差距較大或需要放大一個(gè)具有較大直流偏移的信號(hào)時(shí)（在差分方式， DAC可用于提供直流偏移），這個(gè)放大環(huán)節(jié)是非常有用的。 可編程數(shù)字 I/O 和交叉開(kāi)關(guān) 該系列 MCU具有標(biāo)準(zhǔn) 8051的端口（ 0、 2和 3）?？赏ㄟ^(guò)設(shè)置交叉開(kāi)關(guān)控制寄存器將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、 ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其它數(shù)字信號(hào)配置為出現(xiàn)在端口 I/O引腳。 0x80)) 。這是一個(gè)非常方便的設(shè)計(jì)，因?yàn)槲覀儎澐终{(diào)整模塊。當(dāng) AD0EN 位為 ?0?時(shí)， 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(shí)間由 ADC0 模擬多路器的電阻、 ADC0 采樣電容、外部信號(hào)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(shí)，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(shí)采樣 ,左對(duì)齊 REF0CN = 0x03。 // 累加 ADC采樣數(shù)據(jù) int_dec++。狀態(tài)字說(shuō)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(duì)控制器每次進(jìn)行讀寫操作之前，都 必須進(jìn)行讀寫檢測(cè)，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(cè)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(gè)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(kāi)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(cuò)誤，還請(qǐng)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(jiǎn)單但實(shí)際的調(diào)試遇到的問(wèn)題比這多的多，有的是因?yàn)樽约旱拇中拇笠獍央娫淳€接錯(cuò)，有的是沒(méi)有體會(huì)到芯片的真正的工作過(guò)程出的錯(cuò)， 但基本的方法就是那樣，先得找到問(wèn)題，然后 再解決 問(wèn)題，當(dāng)輸出有問(wèn)題時(shí)卻找不到問(wèn)題時(shí)這時(shí)候才是最頭疼 的，需要靜心的去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，越是慌忙越時(shí)找不到問(wèn)題，欲速則不達(dá)。 輸出只會(huì)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(méi)有效果則電路元件的參數(shù)沒(méi)有選好，需要好好的將電路的參數(shù)重新計(jì)算一遍，二是沒(méi)有輸出，導(dǎo)致這個(gè)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(cè)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(cè)值經(jīng)過(guò)計(jì)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(guò)配置 VREF 模擬開(kāi)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(shí)間常數(shù)完全相同。當(dāng) AD0TM 位為邏輯 ?1?時(shí)， ADC0 工作在低功耗跟蹤保持方式。 （ 1） 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 有 4 種轉(zhuǎn)換啟動(dòng)方式，由 ADC0CN 中的 ADC0 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換方式位（ AD0CM1，AD0CM0） 的狀態(tài)決定。注意， PGA0 的增益對(duì)溫度傳感器也起作用。另外，還可以在第一級(jí)與第二級(jí)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(shí)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(hào)或周期性的定時(shí)器溢出信號(hào)觸發(fā)轉(zhuǎn)換。C的電壓基準(zhǔn)可通過(guò) 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(gè)位于地址 0x10000 0x1007F 的 128 字節(jié)的扇區(qū)，該扇區(qū)可作為一個(gè)小的軟件常數(shù)表使用。前 32 個(gè)字節(jié)為 4 個(gè)通用寄存器區(qū)，接下來(lái)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(hào)；第二、過(guò)零點(diǎn)取樣電路，通過(guò)一個(gè)高精度比較器就可以完成，電路比較簡(jiǎn)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(shí)，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(chǔ)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(dòng)。 Boost PFC 變換器的直流輸出電壓經(jīng)過(guò)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(duì)地外接一個(gè)小電容。 引腳 5(VCOMP)：電壓環(huán)路補(bǔ)償。一旦峰值電壓超過(guò)規(guī)定值，單周峰值電流限制 (PCL)立 即關(guān)斷柵極驅(qū)動(dòng)輸出。需要注意的是，濾波時(shí)間常數(shù)應(yīng)盡可能小于 100us。 由內(nèi) 部時(shí)鐘觸發(fā)的 PWM 輸出信號(hào)在周期開(kāi)始時(shí)為低電平，該電平會(huì)持續(xù)一小段時(shí)間，稱之為最小關(guān)斷時(shí)間 (toff(min))，而后，斜坡電壓