【文章內(nèi)容簡介】 的瞬間對電容充電，所以輸入交流電流 i 波形嚴重畸變，呈脈沖狀（在濾波電容 C=1000uF，負載電阻 R=100 時，脈寬為 4mS）。脈沖狀的輸入電流，含有大量諧波，一方面使諧波噪聲水平提高，同時 AC— DC 整流 電路輸入端必需增加濾波器，成本高，體積、重量大。如果把基波分量定為 100%，則電流的三次諧波分量達 %,而五次諧波分量也達到 %，…；總的諧波電流分量有效值（或稱總諧波畸變 Total Harmonic Distortion，用 THD 表示，其表達式為 ）為 %，輸入端功率因數(shù)只有 %。 穩(wěn)壓電路 122R M SnR M SnIIT H D???? 7 圖 32 穩(wěn)壓電路模塊原理圖 LM2577 是 National Semiductor 公司生產(chǎn)的一種典型的升壓式集成開關電源調(diào)整器，廣泛應用在許多電子產(chǎn) 品的電源電路中。它具有外接元器件少、輸入直流電源電壓范圍寬 (～ 40V)、輸出開關電流達到 3A、內(nèi)部有固定頻率(52kHz)振蕩器、電流反饋型工作方式、有軟啟動、電流限制、欠壓鎖定和熱關閉保護等功能?？梢越映珊唵紊龎?、隔離和多輸出電壓的開關電源電路。它的封裝有 5 引腳的 TO220 形式與 4 引腳的 TO3P 形式等 ,輸出直流電壓有 12V、15V和可調(diào) (ADJ)。 參數(shù)計算： 設計實例的輸入指標是：輸入電壓范圍是 20V~30V，額定輸入電壓為 24V，輸出穩(wěn)定電壓 VVO 36?，最大 輸出電流 Iomax=。 線圈電感量 L： VV VVO U TIN 36,20( m in ) ??， 使用的快恢復二極管 MUR420 正向?qū)▔航禐?，開關管的最大占空比 D(max)可得知。 AAV VIOUTINL O A D ( m i n)( m a x) ??? （ 1） 4 5 ( m i n )( m a x ) ??? ??? VVV VVVD FO U T INFO U T （ 2） 線圈中儲蓄能量 )()(52020 )( 10 6( m i n )( m a x ) usVusVHz VTE VD IN ?????? （ 3） 滿負載時線圈中平均電流 ADII L O A DDCI N D ( m a x) ( m a x), ???? （ 4） 如果 D(max),由上述計算的 TE? 和 IDCIND,在 下圖 求得交點即為電感值，如果 D(max) ≥ ，這時用公式 計算電感值。 )1( )12)(( m a x m a xm i nm i n D DVL l ? ???（ 5） 由圖可以得到 L的值在 330 uH～ 220 uH 之間，我們選擇 L=250uH。 8 補償網(wǎng)絡 R2 、 C3 和輸出電容 COUT 的確定： KIN OUTV VIR L O A D ( m in )750 2 2( m a x )2 ????（ 6） 同時器件要求 R2 ≤ 3K,所以 符合 。 uFL VV IRC OUTIN L O A DOUT ( m i n ) ( m a x )2 ?????? （ 7） ? ? uFLVVRVCO U TININO U T 2 834 87 8 0 0 )( 3 5( m i n )2( m i n ) 10 ?? ?????? （ 8） 因 COUT 要取較大些，選擇 VuFCO U T 501 0 0 0?。 nFVR CVCINO U TO U T ( m i n )2223 ????? （ 9） 實際取 )(1003 uFnFC ? ， CIN 采用 的瓷片電容和 220uF 的電解電容組成。 輸出電壓調(diào)節(jié)電阻 R1 、 R3 選擇 ： 與 VOUT 的關系為 )1( 31 RRV VOUT ?? （ 10） R3 一般取 2 ?K ，則 KVVRR OUT )(31 ??? （ 11） 9 輸出過流保護電路 圖 33 過流保護電路原理圖 圖 33 所示為單相電壓變換電路的過流保護電路，在因某種原因（ 如輸出短路）使電路輸出過流時，保護電路即成恒流源，使電路不至因輸出過流而損壞。 AMS1117 系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設計用于提供 1A輸出電流且工作壓差可低至 1V。在最大輸出電流時， AMS1117 器件的壓差保證最大不超過 ，并隨負載電流的減小而逐漸降低。 AMS1117 的片上微調(diào)把基準電壓調(diào)整到 %的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓 力。 LM311P 是高靈活性的電壓比較器，能工作于 到 30 伏單個電源，該設備的輸入可以是與系統(tǒng)地隔離的，而輸出則可以驅(qū)動以地為參考或以VCC 為參考，或以 VEE 電源為參考的負載。微調(diào)管腳（管腳 5 和 6）用作不需要的輔助輸入，如果沒有連接到微調(diào)電位計上，應該短接。 功率因數(shù)檢測電路 圖 34 功率因數(shù)檢測電路 原理框圖 功率因數(shù)是供用點網(wǎng)絡的一個重要參數(shù)，它是衡量電力系統(tǒng)是否經(jīng)濟運行的一個重要指標，所以準確測量功率因數(shù)在電力系統(tǒng)中具有重要的意義。在正弦電路中，可以通過測量電壓、電流間的相位差，計算出功率因數(shù)，并根據(jù)電流滯后或者超前電壓，判斷出負載是感性還是電容性的。 對于某一正弦信號，電壓過零檢測 電流過零檢測 比 較 器 STC51 單片機 最小系統(tǒng) LCD 顯示 10 周期性地出現(xiàn)過零點，測出過零點的時間即可以測出該信號的相角。 通過電壓互感器和電流互感器得到低壓交流信號，然后通過整形電路將交流信號轉(zhuǎn)換為 TTL 方波脈沖。相位差的計算原理是利用輸入兩路信號過零點的時間差，以及信號的頻率來計算 2 路信號的相位差。 兩路信號的相位差： ???????? 3 6 0/3 6 0 T FkNT t? （ 12） 其中， ? N 為兩路信號的上升沿分別觸發(fā)計數(shù)器的差值， Fk 為單片機時鐘頻率，T為輸入信號的周期。 單片機對模擬信號的讀取時通過 A/D 轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)的，并有效的進行輸出，它具有全集成化、高精度化、高性能、高可靠性等優(yōu)點。 顯示 電路 顯示電路采用的是 單片機控制液晶顯示，從功率因數(shù)檢測電路輸出的電壓、電流進入單片機控制的中斷系統(tǒng)，利用單片機的計數(shù)功能 測量出電壓和電流的相位差，進而計算出 功率因數(shù)并顯示出來。 主電路設計 本系統(tǒng)采用 LM2577 作為主控器件，利用 AMS1117 和 LM311P 組成輸出電流保護電路，通過 單片機采樣，按照程序中計算公式進行計算，計算結(jié)果用來判斷電路中此時的電流，并根據(jù)要求的條件來控制顯示。 主電路板電路原理圖（ 見 附錄 3） 總體的 程序設計 流程 在本設計中，電網(wǎng)輸出的功率因數(shù)檢測程序是通過 AT89C51 的外部中斷 0、外部中斷 1和定時器來完成 ，通過設置 TMOD 寄存器，使定時