基于UCC28019的功率因數校正實驗平臺設計

吳振宇　吳冀平　楊啟涯　辛全彬

摘要：基于有源功率因數校準技術，設計了一款高功率因數開關電源實驗平臺，平臺具有自動功率因數校正，結構簡單，保護措施完善等優勢。平臺整體系統設計以德州儀器公司的APFC芯片UCC28019為核心器件，采用電流內環加電壓外環的雙閉環控制，保證了系統功率因數不低于0.95，采用電流電壓互感器采集信號相位，測量并實現功率因數實時顯示，同時也可對異常輸出進行繼電保護。電源系統采用BoosT升壓電路，在輸出36V/2A額定條件下效率不低于95%，采用良好的閉環反饋電路補償機制，電壓調整率和負載調整率均不高于0.5%。控制核心采用FreescaIe的MC9S12義S128單片機，完成功率因數測量、電壓/電流的動態測量、參數顯示、過流保護等功能。測試表明，整體系統運行性能穩定，各項技術指標均達到設計需求。

關鍵詞：功率因數校正；UCC28019；BOOsT；MC9S12XS128

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.2.014

1 系統方案

本實驗平臺主要由BOOST升壓電源模塊、功率因數采集模塊、單片機運算模塊、功率因數校準及設定模塊、電源模塊組成，系統設計框圖如圖1，下面分別討論各模塊電路選用的基礎。

1.1 電源模塊

采用BOOST拓撲結構的開關電源。該拓撲具有電路簡單、電源側電流波動小等優點，同時也可讓學生充分體驗開關升壓電路的技術特點和重要設計參數，了解電感手工制作過程。相比于推挽拓撲，本設計結構簡單，且更適用于小功率型電源。

1.2 功率因數采集模塊

本方案采用電流互感器、電壓互感器采集電流電壓相位信息，經過放大等處理后由單片機算得相位差，進而求解功率因數，與集成計量芯片ATT7053芯片方案相比較，本方案具有良好的電氣隔離性能、成本低，且對原電路影響小等優點。……