【正文】 信號線性上升，與 ICOMP電壓交叉，斜坡電壓與 ICOMP 電壓的交叉點(diǎn)決定了關(guān)斷時(shí)間 (toff)，也即 Doff，由于 Doff滿足 Boost 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 Dote=VIN/VOUT，而且輸人 VIN是正弦電壓 , ICOMP與電感電流成比例，控制環(huán)路會迫使電感電流跟隨輸人電壓呈現(xiàn)正弦波形以進(jìn)行 Boost 調(diào)制，因此平均輸人電流也呈現(xiàn)正弦波形。 （ 2） 柵極驅(qū)動 9 柵極驅(qū)動輸出具有電流最優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可以以很高的開關(guān)速度直接驅(qū)動大容量MOSFET 的柵極。其系統(tǒng)電路總體框架如圖 11 所示。美國電源集成 (PI)公司率先于 1994 6 年研制成三端隔離式脈寬調(diào)制型單片開關(guān)電源。 （ 4） 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和控制 ——采用 CAA 和 CDD 技術(shù)設(shè)計(jì)最新變換拓?fù)浜妥罴褏?shù)，使開關(guān)電源具有最簡結(jié)構(gòu)和最佳工況。因此，高頻化是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向。另外開關(guān)電源的發(fā)展在節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有深遠(yuǎn)的意義。所以其功耗小，效率可高達(dá)70%~95%。 4 （ 5） 散熱技術(shù) ： 利用傳熱學(xué)理論，分析和解決開關(guān)電源主要發(fā)熱元件的散熱問題。解決了電路中的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲問題，使開關(guān)頻率可以大幅度提高，從而，使開關(guān)電源進(jìn)一步向體積小、重量輕、效率高、功率密度大的方向發(fā)展 [8]。開關(guān)頻率的提高有利于開關(guān)電源的體積減小、重量減輕。當(dāng)公用電網(wǎng)上接有大量的開關(guān)電源負(fù)載時(shí)，就會對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染。線性穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。 31 參考文獻(xiàn) 20 信號的采樣 14 功率因數(shù)檢測的實(shí)現(xiàn) 交直流轉(zhuǎn)換電路使用控制整流器 ,電源轉(zhuǎn)換電路使用提高拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ,這可以輸出電壓值是形式 30 到 36。電源由 6 個(gè)部分交直流轉(zhuǎn)換電路、 電源轉(zhuǎn)換電路、功率因數(shù)檢測電路 ,全氟化碳的控制電路、數(shù)字集和測量電路、保護(hù)電路。 開關(guān)電源的前身 是線性穩(wěn)壓電源。 開關(guān)電源的典型結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，開關(guān)電源和交流電網(wǎng)連接的電路通常是二極管整流電路，這種電路的輸 入電流不是正弦波，而是脈動波，這種波形中含有大量的諧波成分，對電網(wǎng)會造成嚴(yán)重的污染，并且該電路的功率因數(shù)也較低。開關(guān)頻 3 率終于突破了人耳聽覺極限的 20KHz。為了解決這些問題，20 世紀(jì) 80 年代，出現(xiàn)了采用準(zhǔn)諧振技術(shù)的零電壓開關(guān)電路和零電流開關(guān)電路，也 就是我們所說的軟開關(guān)技術(shù)，這種電路利用以諧振為主的輔助換流手段，即使開關(guān)開通或關(guān)斷前的電壓、電流分別為零。 （ 4） 電磁兼容技術(shù) ： 研究開關(guān)電源中電磁干擾的 產(chǎn)生、傳播和抑制等問題。以功率晶體管（ GTR）為例，當(dāng)開關(guān)管飽和導(dǎo)通時(shí)，集電極和發(fā)射極兩端的壓降接近零；當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)，其集電極電流為零。 開關(guān)電源的高頻化是電源技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)，高頻化帶來的效益是使開關(guān)電源裝置空前地小型化， 并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。在一定范圍內(nèi)，開關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸，而且還能夠抑制干擾，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。所以，盡可能地降低噪聲影響是開關(guān)電源的又一發(fā)展方向。以致于 20世紀(jì) 90年代中期，單片開關(guān)電源問世了。 7 1 系統(tǒng)總體電路 系統(tǒng)總體電路框架 根據(jù)課題的設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)由 ACDC 變換電路、 DCDC 變換電路、功率因數(shù)檢測電路、 PFC 控制電路、數(shù)字設(shè)定及測量顯示電路、保護(hù)電路等六大部分組成。 圖 12 UCC28019 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 UCC28019 具體功能介紹如下： （ 1） 系統(tǒng)保護(hù) 系統(tǒng)的保護(hù)使系統(tǒng)工作在安全工作范圍內(nèi)，系統(tǒng)保護(hù)主要包括軟啟動、 Vcc 欠壓鎖定 (UVLO)、輸人掉電保護(hù) (IBOP)、輸出過壓保護(hù) (OVP)、開環(huán)保護(hù) /待機(jī)模式(OLP/Standby)、輸出欠壓檢測 (UVD)/增強(qiáng)動態(tài)響應(yīng) (EDR)、過流保護(hù)、軟過流 (SOC)、峰值電流限制 (PCL)等。 脈寬調(diào) (PWM)電路將 ICOMP引腳電壓信號與周期性的斜坡信號比較，產(chǎn)生上升沿調(diào)制的輸出信號，如果斜坡電壓信號大于 ICOMP引腳電壓，則 PWM 輸出為高電平，斜坡的斜率是內(nèi)部 VCOMP引腳電壓的非線性函數(shù)。 VSENSE 引腳對地 (GND)接一小電容，可以有效濾除信號的高頻噪聲。軟過流 (SOC)保護(hù)有效地限制了平均電感電流。只有當(dāng) VINS引腳和 VSENSE引腳的電壓均 超過它們各自的使能電平時(shí)，控制器才會重新開始軟啟動并進(jìn)人正常工作狀態(tài)。 引腳 6(VSENSE)：輸出電壓檢測。為防止高頻噪聲對電源的干擾，通常該管腳對地外接一個(gè) 的陶瓷電容，并且盡量靠近 UCC28019 芯片 。為確保電路的可靠性，應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)陌踩Ａ浚蔬x取功率開關(guān)管 IRFP150N，其耐壓，耐流完全滿足要求。另外輸出電流達(dá)到 2A，功率較大，由于參數(shù)類型特殊，普通電感遠(yuǎn)達(dá)不到要求，故選用粗銅線與環(huán)型磁鐵自制電感。無論是感抗或容抗，均會使正弦電壓和電流波形產(chǎn)生相位差，但電壓，電流均為正弦波。 本課題采用的方案是通過比較器檢測出過零點(diǎn)，即比較器輸出的一個(gè)邊沿，C8051F020 單片機(jī)的兩個(gè)外部中斷都是由下降沿來驅(qū)動的，所以會選擇比較器的輸出的下降沿作為過零點(diǎn)的標(biāo)識，再利用 C8051F020 單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 0 記錄兩點(diǎn)之間的時(shí)間，在外部中斷 0 的中斷服務(wù)程序里要啟動定時(shí)器 0，然后再外部中斷 1 的中斷服務(wù)程序里停止定時(shí)器 0，將計(jì)數(shù)值存入緩存變量中，通過計(jì)數(shù)值除以定時(shí)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘可以得到計(jì)數(shù)時(shí)間，然后就可以得到相位差，在調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)庫里的 cos 15 函數(shù)就可以計(jì)算等到功率因 數(shù)。 uIUCCP 0 . 0P 0 . 1電流互感電壓互感Tlc 3116Tlc 3116 16 T_power = TH0 T_power = ((T_power8)|TL0)。 CIP51 內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn) 8052 的所有外設(shè)部件，包括 5 個(gè)16 位的計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、兩個(gè)全雙工 UART、 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM、 128 字節(jié)特殊功能寄存器（ SFR）地址空間及 8/4 個(gè)字節(jié)寬的 I/O 端口。數(shù)據(jù) RAM 的低 128 字節(jié)可用直接或間接尋址方式訪問。從 0xFE00 到 0xFFFF 的 512 字節(jié)被保留，由工 廠使用。片內(nèi) 15ppm/176。A/D轉(zhuǎn)換有 4種啟動方式：軟件命令、定時(shí)器 2溢出、定時(shí)器 3溢出和外部信號輸入。在 F020/2中有 4個(gè)附加的端口 19 （ 6和 7），因此共有 64個(gè)通用端口 I/O。這一特性允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用選擇通用端口 I/O和所需數(shù)字資源的組 合。 OSCICN = 0x88。輸入電壓擺動范圍可以通過改變電阻 R3 來調(diào)整，電壓校正可以通過 R5 調(diào)節(jié)，這些參數(shù)都是獨(dú)立的，能夠毫無影響的來配置這些值。 R 1R 2R 3R 5R 4VCCP 1 . 0LM 358LM 358R 5 21 模擬多路開關(guān)和 PGA AMUX 中的 8 個(gè)通道用于外部測量，而第九通道在內(nèi)部被接到片內(nèi)溫度傳感器。 ADC 的工作方式 ADC0 的最高轉(zhuǎn)換速度為 100ksps，其轉(zhuǎn)換時(shí)鐘來源于系統(tǒng)時(shí)鐘分頻，分頻值保存在寄存器 ADC0CF 的 ADCSC 位。在缺省狀態(tài)，除了轉(zhuǎn)換期間之外 ADC0 輸入被連續(xù)跟蹤。圖 給出了單端和差分方式下等效的 ADC0 輸入電路。有三個(gè)電壓基準(zhǔn)輸入引腳，允許每個(gè) ADC 和兩個(gè) DAC 使用外部電壓基準(zhǔn)或片內(nèi)電壓基準(zhǔn)輸出。如果要使用內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)作為基準(zhǔn)電壓發(fā)生器，則 BIASE 和 REFBE 位必須被置 ?1?。 // 啟用內(nèi)部基準(zhǔn)源 AMX0SL = AMX0SL_AIN。 // 指針加 1 if (int_dec == INT_DEC) // 累加完了嗎？ { int_dec = 0。 初始化過程（復(fù)位過程）：延時(shí) 15ms，寫指令 38H（不檢測忙信號），延時(shí) 5ms，重復(fù)三次，以后每次寫指令，讀寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測 lcd工作狀態(tài)，等待 39us后寫入顯示開關(guān)控制字，在等待 39us，寫入清屏命令，等待 ，寫入模式控制字，然后初始化結(jié)束。//0x08。 P2 = 0x00。 for(x=0。x++)。 NCDdata[8] = voltage%10 +0x30。 P2 = 0x00。x++)。 P2 = 0XA0。 P2 = 0x80。lcd_data_count)//顯示第二行 { data1=*lcdpoint。 } } 28 小結(jié) 這一部分完成的任務(wù)是采樣與顯示，具體的內(nèi)容就是完成顯示與采樣電路設(shè)計(jì)與搭建及其相關(guān)的程序 編寫調(diào)試，比較順利完成 4 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試 主電路調(diào)試 整個(gè)主電路比較 復(fù)雜 ，有三部分： boost 輸入變換電路， boost 電路及控制電路，當(dāng)電路焊接好后，首先要做的就是 檢查電路的連接狀況，看是否有短路的地方或者是接錯(cuò)了的地方，然后測量輸入電壓是不是在預(yù)定的范圍內(nèi)，通常是沒有什么問題的，因?yàn)榍凹壍碾娐肪褪且粋€(gè)整流橋加一個(gè)電感濾波輸出通常是輸入的 倍，具體值與電容值有關(guān) 。 圖 44 為檢測顯示 ，分別顯示輸出電壓和功率因數(shù) ，其程序見附錄。感謝在 雷老師 大學(xué)學(xué)習(xí)的這四年來，給我授課的 這 老師，是你用淵博的知識教育了我，正是你的教育，我才能順利完成這篇文章。 34 參考文獻(xiàn) [1] 趙同賀 .開關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例 .北京：人民郵電出版社， 2021. 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