高功率因素电源设计.doc

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1、四川理工学院毕业设计 高功率因素电源设计 学 生：向青松学 号：10021020321 专 业：电子信息工程班 级：2010.3指导教师：王贤秋 四川理工学院自动化与电子信息工程学院二O一四年四月 高功率因素电源设计摘要: 本设计的任务是设计一台具有功率因数校正环节(PFC)的整流电源。在现今可用资源匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，让现有资源利用率提升是必须执行的。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。 本设计以UCC28019为控制核心，可以让电流几乎不失真，实现有源功率因数校正，在控制方法上采用了平均电流控制的方法，通过对BOOST主电路拓扑结构的升压电路

2、的输入电流进行调控，让输入电流与输入电压相位差为0且同频，功率因数约为1，从而实现最大输出电流为2A，输出电压稳定在36V的高功率因数电源。采用UCC28019作为控制器芯片，能有效的提高电源的功率因数。此外，本系统采用80C51单片机为检测控制核心，对整个系统进行检测，可测量输出电流、输出电压、功率因数以及输出电压自动设置的实现等功能。关键词：UCC28019 PFC BOOST电路 80C51 目录第一章 引言11.1 前言11.2国内外发展现状11.3选题的依据和意义2第二章 设计任务与要求42.1设计任务与要求4第三章 方案比较与论证53.1方案一：单相高功率因数整流器实现53.2 方

3、案二：采用PWM 整流技术的高功率因数电源实现63.3方案三：采用BOOST+UCC28019实现73.4方案论证8第四章 系统硬件设计104.1 系统的总体设计与系统的计算104.1.1 总体设计104.1.2 参数计算及器件的选择104.2 单元电路的设计与参数计算124.2.1功率因素测量电路124.2.2电压和电流测量电路124.2.3.过流保护及显示电路134.3 单元电路的具体实现144.3.1主电源电路144.3.2 PFC控制电路164.3.3功率因素测量电路174.3.4电压和电流测量电路194.3.5过流保护及显示电路21第五章 系统软件设计245.1单片机选择245.2

4、单片机的作用245.3程序25第六章 系统调试266.1 电路的测试方法266.2 测试仪器266.3测试数据27第七章 结束语30致谢31参考文献32附录1 元件清单33附录234第一章 引言1.1 前言本设计的任务是设计一台具有功率因数校正环节(PFC)的整流电源。在现今可用资源匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，让现有资源利用率提升是必须执行的。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。 本设计以UCC28019为控制核心，可以让电流几乎不失真，实现有源功率因数校正，在控制方法上采用了平均电流控制的方法，通过对BOOST主电路拓扑结构的升压电路的输入电流进行调控

5、，让输入电流与输入电压相位差为0且同频，功率因数约为1，从而实现最大输出电流为2A，输出电压稳定在36V的高功率因数电源。采用UCC28019作为控制器芯片，能有效的提高电源的功率因数。此外，本系统采用80C51单片机为检测控制核心，对整个系统进行检测，可测量输出电流、输出电压、功率因数以及输出电压自动设置的实现等功能。1.2国内外发展现状普通电源总有一些先天不足。目前稳压电源的发展趋势有轻型化、低噪音、多功能、智能化和高可靠性电源。将高功率因素引入到交流稳压电源中,简化了控制电路,降低了成本,提高了可靠性,增大了功率,使交流稳压电源开关化。减少采用工频变压器和低频电感是交流稳压电源研究的新方

6、向。高功率因数稳压电源是采用开关电源技术的一种补偿功率因数电源。在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求11。 现今基于高功率因素电源在制作、安

7、全保护以及节能等方面发挥了着不可或缺的作用。近年来，我国基于高功率因素电源在技术上得到快速发展，性能不断完善，功能不断增强，适用范围也不断变广，市场占有率逐年增长，进入21世纪后，高功率因素电源系统正朝着总线标准化、高精度、高可靠性及安全性、等高科技的方向快速发展。 但是比起国外，我们仍处于起步晚，高度低，技术创新能力薄弱的状况，技术密集型产品明显落后于发达工业国家，自主研发产品少，国外制定了相关的行业标准，在技术方面不断的革新使产品不断的更新换代，使之功能、精度、安全性等都不断得到新的提升。在这方面我们做的还远远不够，与发达国家的差距还很大。我们在研究新技术的同时还要加强产业结构的调整，在产

8、品的科技含量上下功夫，不断地提高产品的科技附加值，使产品向着更加智能化、的方向发展，努力缩小同发达国家之间的差距。1.3选题的依据和意义在人类的生活环境中，电源扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与电源打着交道。随着信息技术的普及推广,电力用户对电能质量的要求日益提高,其中最基本的一条是电压的稳定。它是和系统中的无功状况是紧密相连的。高功率因数稳压电源是一种既能起到稳压作用又可以提高电源输入端功率因数的高性能交流电源,安全可靠，实用性强。意义：以利用磁饱和原理的交流稳压电源来讲,虽然可靠性高、寿命长、抗干扰性好、维护简单,但仍然存在着诸多难以克服的缺点:体职大,重

9、盘大,成本高;效率低,自耗电多;波形失真大;稳压性能一般,做到1%已属不易。新型高效电力电子器件的不断涌现、电力变换技术和控制理论的飞速发展以及微处理器技术的日新月异,源源不断地为稳压电源的发展提供新的活力,它的另一分支开关稳压电源获得了更为迅猛地发展。其机理在于通过控制开关器件的导通时间来达到稳定输出电压的目的。与传统的耗能型稳压电源相比,开关电源的体积缩小而效率、稳定性等指标却得到了显著的提高。它的的一个发展趋势是高频化,即将开关器件的开关频率由20kHz提高到100500kHz或更高。高频电源可用轻便的高频变压器代替笨重的工频变压器,从而使电源体积减少,重量减轻,而且使动态特性和稳定性得

10、到改善,抑制干扰容易,并为更大功率开关电源的集成化和自动化生产打下基础。在实际中，提高电源功率因数意味着13：(1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。(2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cos=0.5时的损耗是cos=1时的4倍。(3) 能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。(4) 可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。(5) 因发电机的发电容量的限定，故提高cos也就使发电机能多出有功功率。在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开

11、发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。 第二章 设计任务与要求2.1设计任务与要求1.设计任务：设计一台具有功率因数校正环节(PFC)的整流电源，要求输出直流电压UO为36V，最大负载电流为2A，负载为电阻性负载。2.技术指标：（1）当电压U2为(1519)V，负载电流IO为(0.52)A时，要求输出电压UO 稳定在36V，其误差的绝对值小于5% 。 （2）变压器副边电流I2的波形应为正弦波，失真度小于5% 。 （3）电路功率因数大于0.95（在变压器副边测量）。 （4）输出电路具有过流保护功能(输出电流I

12、O达2.5A时自动保护)。 （5）当U2电压为18V，负载电流为(0.52)A时，能对输出电压UO在(3036)V范围内设定，其测量误差的绝对值小于2% 。 （6）设计制作功率因数测量电路，其测量误差的绝对值小于2% 。3.题目评价：该题的特色是：在内容上，理论设计和实际制作的综合性较强，涉及多个知识面，对知识的联系、整合、应用的要求较高。我认为该题目难度为中偏上，设计电路及实物制作上具有一定的挑战性，能很好地锻炼我针对实际问题进行电子设计制作的能力，培养我的创新意识和团队协作的人文精神，能全面检验和加强我的理论基础和实践能力。 第三章 方案比较与论证本题的任务是设计一台具有功率因数校正环节(

13、PFC)的整流电源，为了实现题目的要求，设计出一高功率因数电源，故本题的关键在于功率因数校正。由电路的功率因数，其中为输入电压和输入电流的相位差，为输入电流失真系数，可知，要想提高电路的功率因数，要从以下两个方面考虑：使输入电流与输入电压尽可能同相位。使输入电流尽可能趋近于正弦波形。一般功率因数校正的控制方法有模拟控制方法和数字控制方法，按有源无源又可分为两种 :无源PFC（也称为被动式PFC）、 有源PFC（也称为主动式PFC）。 而有源功率因数校正按照输入电流的控制有以下几种方法：平均电流型、滞后电流型 、 峰值电流型 、电压控制型 。3.1方案一：单相高功率因数整流器实现单级PFC 的研

14、究主要集中于如何简化传统的PFC 控制电路结构，避免对输入电压采样和使用复杂的模拟乘法器。不需检测电网电压，利用平均电流控制模式，实现输入电流较低的波形畸变，大大减少了元件数量。简单的外围电路网络，系统的控制环路包括一个电压环和一个电流环。输出电压通过分压电阻接入引脚6，引脚内部接入电压误差放大器gmv 的反相输入端，反馈电压与5 V 基准电压比较后得到调制电压Ucomp。另外，从电流传感电阻检测到的电流信号送入引脚3 进行缓冲、反相放大后得到的信号通过电流放大器( gmi) 进行平均，其输出ICOMP 引脚上的电压与平均电感电流成比例。平均电流放大器( gmi) 的增益由VCOMP 引脚内部

15、的电压决定，该增益设置为非线性。因此，可以适应全球范围内的交流输入电压。非常便于对电压环和电流环进行灵活的补偿设计。该整流器具有许多系统级的保护功能，包括峰值电流限制、软过电流保护、开环检测、输入掉电保护、输出过压、欠压保护、过载保护、软起动等。 下图为方案一的原理框图：PWM斜坡发生器比较器缓冲放大电流采样驱动输出电压采样滤波BOOST升压电路整流比较器EMI滤波器图3-1 方案一原理框图3.2 方案二：采用PWM 整流技术的高功率因数电源实现该种高功率因数开关电源设计方案采用PWM整流技术和DSP技术，能数字化地实现整流器网侧单位功率因数正弦波电流控制，比较适合应用于中等功率开关电源设计中

16、。下图为方案二的原理框图图3-2 方案二原理框图3.3方案三：采用BOOST+UCC28019实现该方案的控制方法是模拟控制方法。UCC28019是TI公司新近推出的一种功率因数校正芯片，该芯片采用平均电流模式对功率因数进行校正，使输入电流的跟踪误差产生的畸变小于1，实现了接近于l的功率因数。UCC28019组成的PFC电路,只调节一个放大器的补偿网络即可。下图为方案三的原理框图: 变压器(输入220V电压)整流负载BOOST电路电压、电流检测A/D转换功率因素检测液晶显示屏单片机键盘PFC控制电路加法电路电压反馈电流检测电压输入图3-3 方案三原理框图 3.4方案论证最后分析：首先，我经过分

17、析得出采用数字控制方法的优点是通过软件调整控制参数，使系统调试方便，减少了元器件的数量，减少材料和装配的成本，而且可减小干扰。缺点是软件编程困难，采样算法复杂，计算量大，难以达到很高的采样频率，此外还要注意控制器和主电路的隔离和驱动。而采用模拟控制方法的优点是，使用专用IC芯片，简单直接，无需软件编程。缺点是电路调试麻烦，易受噪声干扰。然后，我考虑到本人的知识和能力的有限，采用数字控制来实现很困难，且模拟PFC控制是当前的工业选择，技术成熟，成本低，使用方便。所以我排除了对方案二的选用。最后，比较方案一和方案三，可以发现方案三的设计步骤减少了好几步，而且设计器件简单好用，相对来说简单易行，而且

18、实验结果证明该方案完全达到题目的要求，电压型PWM 整流器成本较高，在实际操作中不划算。综合上述，结合题目的要求和我自身的技术特点,定下以下最终实施方案: 在本系统中采用了TI公司的UCC28019作为有源功率因数校正的控制器，实现有源功率因数校正，在控制方法上采用了平均电流控制策略。UCC28019为持续传导模式的PFC控制器，能满足平均电流控制策略的要求。UCC28019系统控制原理框图如图所示。图3-4 UCC28019系统控制原理框图 ucc28019 是一款8 引脚的开关模式控制器，能以极小的谐波失真获得接近单位功率因数的水平，非常适用于低成本的PFC 应用。该器件具有宽泛的通用输入

19、范围，适用于100W 至2kW 以上的功率因数变换器。Ucc28019 主要应用于Boost 拓扑结构的功率因数校正，以固定的开关频率工作于连续导通模式（CCM），简单的外围电路网络便可对电压环和电流环进行灵活的补偿设计。该控制器具有许多系统级的保护功能，主要包括峰值电流限制，软过电流保护，开环检测，输入掉电保护，输出过压、欠压保护，过载保护，软启动等功能。由此可见，采用方案三能够达到完成题目的设计任务的目的，选择UCC28019从性能和指标上考虑，这也是最理想的。经过分析后，我得出结论：总体上，方案三设计一台具有功率因数校正环节(PFC)的整流电源是可行的。第四章 系统硬件设计4.1 系统的

20、总体设计与系统的计算 4.1.1 总体设计根据设计要求中的整体示意图，可确定系统主要构造为：主电路，控制电路，测量电路和保护电路四部分。其总体结构框图如图所示，从输入的交流电220V 开始，经过隔离变压器调压成交流电18V后送入全桥整流电路进行整流，再经过高频滤波电容后送给主电路，主电路为Boost 电路，由PFC 芯片ucc28019 控制开关管导通关断，经过Boost电路升压后电压变为36V。控制电路和测量电路包括PFC控制电路和单片机测量控制电路，PFC控制电路由专用PFC芯片组成，单片机测量控制电路主要是输出侧通过电阻分压并用AD 进行采集送至单片机进行电压测量显示，同样通过采集采样电

21、阻电压进行电流测量显示。保护电路由PFC芯片的过压和过流保护，以及AD检测输出电流的大小，过流则关断单片机控制继电器。本系统在假设变压器副边电压为标准正弦波条件下，功率因数的计算公式为： 式中：、分别为变压器副边的电压、电流有效值，为中的基波分量，为和之间的相位差。考虑到本题得特点，为计算简单，可以用、之间的相位差的余弦作为功率因数。 4.1.2 参数计算及器件的选择本系统选择了220V-18V，功率为50W的自耦变压器，金属封装的整流桥KBPC2510。继电器选择SWDIP-3用于过流时保护用的动作开关(转换开关) ,开关管选用场效应管IRFP460,以及续流二极管、输入电感、输入滤波电容、

22、输出电容的选择在下面分别进行计算分析。a.开关管的选择本设计最大输出电压为36V，开关管实际最大漏源电流为6.588A，但是考虑到到实际电压电流尖峰和冲击，电压和电流余量分别取为2.5和2倍。故开关管的最大正向耐压值大于90V，通过的正向电流大于13.18A。基于上述要求，我们选用IRFP460.，其，完全能满足题目的要求。b. 续流二极管的选择由于采用BOOST拓扑结构，通过续流二极管的最大电流为2.5A，承受反向的最大电压值为36V，为此选用MUR3060，其允许通过的最大正向电流为30A，反向耐压典型值为400V，完全满足题目的要求。c.输入电感参数的计算 根据能量守恒定律，可知 输入电

23、流的有效值输入电流的峰值输入纹波电流 纹波电压 其中0.06为电压纹波系数 通过电感的峰值电流 感值为了留取一定的裕量，故选择感值1mH，允许通过电流最大值为10A左右的电感。d. 输入滤波电容参数的计算输入滤波电容的作用是滤除高频成分。 e. 输出电容参数的计算该电容的选择主要是满足输出电压保持时间；当要求在保持时间内，开关电源输出电压不低于30V时，则输出滤波电容容量按下式计算： 实际我们选择的滤波电容为：9400uF。f. 整流桥的选择通过整流桥中每个二极管的电流 反向承受电压为 我们选择金属封装的整流桥KBPC2510 ，其正向电流最大为15，反向耐压值为1200，完全满足要求。4.2

24、 单元电路的设计与参数计算4.2.1功率因素测量电路采用LM311滞回比较器、对变压器二次侧的电压电流信号整形、处理为占空比固定的方波后，通过由74LS74构成的鉴相电路、得到输入电压、输入电流的相位差，然后通过单片机测量并显示功率因数值。根据理论计算和实际测量结果，确定LM311的阈值电压为15mV。4.2.2电压和电流测量电路 电压测量电路的设计为了进行输出电压的测量，我将输出电压经过电阻分压到合适的值，然后经过电压跟随和AD的采集。测量的精度在于所选用AD的精度，为此选用高精度的AD转换器ADS1286 。 电流测量电路的设计由于电流取样电阻不可能很大，实际我选择0.1的康铜丝作为采样电

25、阻，即使输出电流为2.5A的时候，输出电压也只有0.25V，为了提高测量精度，我先将康铜丝两端的电压进行仪表放大和适当的滤波，然后进行电压跟随和AD采集，这里我也选用12位分辨率的AD转换器ADS1286。 4.2.3.过流保护及显示电路通过改变UCC28019芯片6脚Vsen处的反馈电压，可以精确调整到设定电压，然后通过LCD1602液晶显示设定电压值、输出电压电流值、功率因数测量值、信号频率值。我采用DADAC8811、精密基准源REF5040和加法器电路来控制输出电压在30V36V之间的设定。AD检测输出电流的大小，一旦过流，就将单片机控制继电器关断。4.3 单元电路的具体实现4.3.1

26、主电源电路图4-1主电源电路SWDIP-3一种可供两路或两路以上电源或负载转换用的开关电器。转换开关由多节触头组合而成，在电气设备中，多用于非频繁地接通和分断电路，接通电源和负载，测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转和星-三角起动等。这些部件通过螺栓紧固为一个整体。结构原理：转换开关的接触系统是由数个装嵌在绝缘壳体内的静触头座和可动支架中的动触头构成。动触头是双断点对接式的触桥，在附有手柄的转轴上，随转轴旋至不同位置使电路接通或断开。定位机构采用滚轮卡棘轮结构，配置不同的限位件，可获得不同档位的开关。转换开关由多层绝缘壳体组装而成，可立体布置，减小了安装面积，结构简单、紧凑，操作安全可

27、靠。1.为什么选择1Mh输入电感 根据能量守恒定律，可知 输入电流的有效值输入电流的峰值输入纹波电流 纹波电压 其中0.06为电压纹波系数 通过电感的峰值电流 感值为了留取一定的裕量，故选择感值1mH，允许通过电流最大值为10A左右的电感。2.为什么选择MUR3060续流二极管 由于采用BOOST拓扑结构，通过续流二极管的最大电流为2.5A，承受反向的最大电压值为36V，而MUR3060允许通过的最大正向电流为30A，反向耐压典型值为400V，完全满足题目的要求。3为什么选择IRFP460开关管本设计最大输出电压为36V，开关管实际最大漏源电流为6.588A，但是考虑到到实际电压电流尖峰和冲击

28、，电压和电流余量分别取为2.5和2倍。故开关管的最大正向耐压值大于90V，通过的正向电流大于13.18A。基于上述要求，我们选用IRFP460.，其，完全能满足题目的要求。4.3.2 PFC控制电路图4- 2 PFC控制电路ucc28019 是一款8 引脚的开关模式控制器，能以极小的谐波失真获得接近单位功率因数的水平，非常适用于低成本的PFC 应用。该器件具有宽泛的通用输入范围，适用于100W 至2kW 以上的功率因数变换器。Ucc28019 主要应用于Boost 拓扑结构的功率因数校正，以固定的开关频率工作于连续导通模式（CCM），简单的外围电路网络便可对电压环和电流环进行灵活的补偿设计。该

29、控制器具有许多系统级的保护功能，主要包括峰值电流限制，软过电流保护，开环检测，输入掉电保护，输出过压、欠压保护，过载保护，软启动等功能。图4- 3UCC28019引脚排列图各引脚功能为：GND脚地；ICOMP脚电流环路补偿，跨导电流放大器的输出端；ISENSE脚电感电流检测；VINS脚交流输入电压检测；VCOMP脚电压环路补偿，跨导电压误差放大器的输出4.3.3功率因素测量电路 图4-4 功率因素测量电路采用LM311滞回比较器、对变压器二次侧的电压电流信号整形、处理为占空比固定的方波后，通过由74LS74构成的鉴相电路、得到输入电压、输入电流的相位差，然后通过单片机测量并显示功率因数值。根据

30、理论计算和实际测量结果，确定LM311的阈值电压为15mV。LM311电压比较器设计运行在更宽的电源电压：从标准的15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路基本参数编辑LM311，采用SOIC 封装方式。比较器类型:通用响应时间:200ns电源电流:5.1mA针脚数:8工作温度范围:0C to +70C封装类型:SOIC比较器数目:1电源电压 最大:36V电源电压 最小:5V表面安装器件:表面安装输入偏移电压 最大:7.5mV图4-5 LM311管脚图其输出兼容RTL,DTL和TTL以MOS电路。此外，他们可以驱动继电器，开关电压高达50V，电流高达50mA。图4-6相位测量原理框图4.3.

31、4电压和电流测量电路 电压测量电路的设计为了进行输出电压的测量，我们将输出电压经过电阻分压到合适的值，然后经过电压跟随和AD的采集。测量的精度在于所选用AD的精度，为此选用高精度的AD转换器ADS1286 。电流测量电路的设计由于电流取样电阻不可能很大，实际我们选择0.1的康铜丝作为采样电阻，即使输出电流为2.5A的时候，输出电压也只有0.25V，为了提高测量精度，我们先将康铜丝两端的电压进行仪表放大和适当的滤波，然后进行电压跟随和AD采集，这里我们也选用12位分辨率的AD转换器ADS1286。采用8脚SOIC封装，如下图所示：图4-7ADS1286封装图它的供电电流仅为25uS，采样率为20

32、KHZ,提供SPI或SSI的串行通信接口。芯片INA122介绍：INA122 单电源微功耗仪表放大器，引脚如下图所示：图4-8 INA封装图它采用8脚塑封DIP和SO-8封装，单电源，工作电流=60Ua；工作电压=2.2V。它是精密低噪音信号采集仪表放大器，内部采用2个运放设计，使之具有非常低的静态电流的优越性，可以用于便携式仪表和数据采集系统。INA122工作在很宽的单电源供电下（2.236V）,J静态电流仅60Ua，用一个外部电阻，可设定从510000V/Vde 任意增益值。激光校正保证了极低失调电压及漂移和优越的共模抑制。芯片REF5040功能介绍：REF5040是低噪声、极低漂移、高精

33、度电压的基准检测芯片。引脚图如下：图4-19 REF5040引脚图图4-10 电压和电流测量电路 4.3.5过流保护及显示电路通过改变UCC28019芯片6脚Vsen处的反馈电压，可以精确调整到设定电压，然后通过LCD1602液晶显示设定电压值、输出电压电流值、功率因数测量值、信号频率值。我们采用DADAC8811、精密基准源REF5040和加法器电路来控制输出电压在30V36V之间的设定。AD检测输出电流的大小，一旦过流，就将单片机控制继电器关断。LCD1602引脚如下图所示：图4-11 LCD1602引脚图图4-12 过流保护电路图4- 13 显示电路第五章 系统软件设计 5.1单片机选择

34、我所选择的单片机是TI公司51系列单片机80C51,此单片机功能全面,具有很强的通用性,简单易用,可操作性极强.虽说它的速度比不上现在最新的一些单片机,但是对于我现在所设计的系统,80C51单片机已经能够胜任了。5.2 单片机的作用单片机所要处理的工作主要分为两个部分.其一:基本工作。包括LCD显示,键盘扫瞄等；其二:核心处理工作。ADS1286将值采进单片机以后,单片机必须根据所采进来的值,分析判断，将其转化为最终的模拟量送到液晶显示，显示功率因素等相关参数的值。这个部分的工作是软件上的难点。其中的处理方法有很多。但我所要做的就是在充分理解的基础之上,找出一条最优化的路子。图5-1系统主要程

35、序流程图5.3程序程序见附录2第六章 系统调试 6.1 电路的测试方法（）负载调整率的测试方法：在输入电压调为18V，输出电压设置为36V的条件下，调节负载电阻使输出电流为.6和1.8，测量输出电压，分别记为U1和U2，则负载调整率（U2U1）U2100%，即为负载调整率。（）电压调整率的测试方法：调节负载当输出电压达到稳定值36V时，使输出电流为1.2A。调节调压器，使整流电路输入电压分别为15V和19V，测量这两种情况下输出电压，分别记为U3和U4，则电压调整率S1（U4U3）100%，即为电压调整率。（）电压电流测量与显示测试方法：调节负载电阻，在系统输出电压稳定时，通过键盘设定输出电压

36、，记录仪器测试的输出电压电流以及液晶显示值。（）功率因数的测量：通过调节负载，输出不同电流值的情况下，用示波器的探头夹在鉴相的输出点，测量波形的占空比D，即可计算功率因数 ，与液晶显示的功率因数PF1比较计算误差。(5)输出电压的设定的测试方法：通过设定UCC28019芯片6脚处的反馈，可以精确调整到设定电压。(6)电流保护测试方法：调节负载大小，使输出电流达到2.5A时，通过单片机采样电流信号大小控制继电器过流保护。 6.2 测试仪器 1.测试使用的仪器本次测试所使用的仪器如表6-1 表3-1 测试使用的仪器 测试仪器名称型号数量双踪示波器TDS10021高精度万用表VICTOR 8155

37、1普通万用表DT 920526.3测试数据电压调整率测试测试方法：采用75/4.5A滑动变阻器当做负载，当系统达到稳定时(即输出额定电压值时)Uo=36V，调节滑动变阻器，使输出电流Io=1.2A的条件下，使U2从15V变到19V，测试输出电压和输入电压。测试数据如表6-2：表6-2 电压调整率测试数据 二次侧电压/V1516171819输出电压/V35.4035.4135.4235.4335.43由上述数据知，电压调整率为负载调整率测试测试方法：采用75/4.5A滑动变阻器当做负载，当系统大道稳定时(达到额定输出值时)，调节滑动变阻器，在输入电压为Ui=18V，输出电压在Uo=36V，的条件

38、下从大到小改变负载电阻，保证输出电流Io=2A以内的条件下记录输出电压Uo和输出电流Io。记录数据如表6-3： 表6-3 负载调整率测试数据输出电流/A0.60.91.8输出电压/V35.9735.7735.10由以上数据知，负载调整率=(3) 电压电流测量与显示测试。测试方法：使用75/4.5A滑动变阻器当做负载，在系统输出电压稳定时，通过键盘设定输出电压，记录仪器测试的输出电压电流以及液晶显示值。记录数据如表6-4和6-5。表6-4 输出电压测试数据测量次数设定电压输出电压值测量电压值误差136.0035.94V35.99V0.14%235.0034.99V34.96V0.09%330.0

39、029.86V29.96V0.33% 测量次数输出电流值测量电流值误差10.50A0.49A1%21.00A0.98A0.5%31.20A1.18A0.35%6-5输出电流测试数据(4) 功率因数测试 测试方法：用示波器的探头夹在鉴相的输出点，测量波形的占空比。测试数据如表6-6。表6-6功率因素测试数据I/ADPF0PF1误差0.50.5%0.9990.990.90%1.01.5%0.9960.990.60%1.51.6%0.9950.990.50%2.01.7%0.9940.990.40% 说明：I为输出电流值，D为示波器的测试的占空比， ，PF1为液晶显示的功率因数(5)输出电压的设定的

40、测试测试方法：通过设定UCC28019芯片6脚处的反馈，可以精确调整到设定电压。(6)电流保护测试测试方法：使用75/4.5A滑动变阻器当做负载，调节负载大小，使输出电流达到2.5A时，通过单片机采样电流信号大小控制继电器过流保护。（7）测试结果分析本次测试，比较困难的就是在输入电压信号和输入电流信号的采样与共地问题上，输入电流取样电阻采用温度系数较好的康铜丝，若康铜丝过大，则会导致系统的效率降低，间接导致输出电流达不到额定值。在利用LM311滞回比较器时候发现，对于小信号一定要在LM311输出端口接较大阻值的上拉电阻，这样信号处理后波形比较稳定，便于功率因数的测量。第七章 结束语本题的任务是

41、设计一台具有功率因数校正环节(PFC)的整流电源，通过各种芯片的比较，我所选择的单片机是TI公司51系列单片机80C51,此单片机功能全面,具有很强的通用性,简单易用,可操作性极强.虽说它的速度比不上现在最新的一些单片机,但足以完成这个设计。ucc28019 是一款8 引脚的开关模式控制器，能以极小的谐波失真获得接近单位功率因数的水平，非常适用于低成本的PFC 应用。该器件具有宽泛的通用输入范围，适用于100W 至2kW 以上的功率因数变换器。Ucc28019 主要应用于Boost 拓扑结构的功率因数校正，以固定的开关频率工作于连续导通模式（CCM），简单的外围电路网络便可对电压环和电流环进行

42、灵活的补偿设计。该控制器具有许多系统级的保护功能，主要包括峰值电流限制，软过电流保护，开环检测，输入掉电保护，输出过压、欠压保护，过载保护，软启动等功能。通过一系列调试、仿真，最终完成此毕业设计。致谢论文撰写完毕，回想大学四年，历经艰辛，终于苦尽甘来，感谢父母、老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!感谢我的指导老师王贤秋（ ）老师，在整个的毕业设计期间，都凝结了王贤秋（ ）老师的精心指导和细心检查。这里我特地向王贤秋老师表示由衷的感谢！王贤秋（ ）老师，谢谢您的指导！我要特别感谢我室友理解与支持，在我有疑惑的时候，他们都耐心的为我解答疑难，帮我顺利完成学业。最后，我还要对在

43、这次设计中，帮助和支持我的同学，表示感谢！再一次向四年来所有支持和帮助过我的老师、同学和亲友表示衷心的感谢！雪中送炭，永生难忘！衷心祝愿各位老师身体健康，工作顺利，生活幸福美满！祝朋友们心想事成，美梦成真！参考文献1 杨加国单片机原理与应用及C51程序设计M北京：清华大学出版社，20092 阎 石数字电子技术基础（第五版）M北京：高等教育出版社，20063 李 珩Altium Designer6电路设计实例与技巧M北京：国防工业出版社，20084 谭浩强C语言程序设计（第三版）北京：清华大学出版社，20095 童诗白模拟电子技术基础(第四版) M北京：高等教育出版社，20066 陈坚. 电力电

44、子学 （第二版 ）. 北京：高等教育出版社，20067 童诗白. 模拟电子技术基础（第四版）.北京：清华大学出版社，20078 路秋生. 功率因素校正技术及应用M.北京:机械工业出版社,2006.9 何书森何华斌.实用电子线路设计速成M.福州：福建科学技术出版社.200610Abraham I.Pressman 著 王志强等译. 开关电源设计M 北京：电子工业出版社 . 200511钟海峰.基于ucc28019的高功率因数电源设计J.电脑知识与技术.2009.(05)12左学杰.基于UCC28019的高功率因数电源设计J.电源技术应用.2009.(12)13厉冰、林国淑.开关电源功率因数校正的DSP实现J;电源技术应用;2003年Z1期14基于UCC28019的高功率因数电源的研究J . 黄冈师范学院学报. 2010. 30(6)15Bushby S T. A standard communication infrastructure for intelligent Buildings. Automation in Construction J. 2007附录1 元件清单芯片： 7