德赢Vwin官网
App
|
摘要：介绍了用TI公司的TMS320LF2407A实现开关电源功率因数调整（PFC）的原理，算法以及较为详细的实现步骤，最后给出了实验结果。 A DSP Solution for Power Factor Correction of Switching Power Supply LI Bing, LIN Guo-shu Abstract:A DSP based solution for power factor correction of switching power supply is introduced.The principle, algorithm and detailed implementation are discussed . At last, experiment results are provided. Keywords:DSP; Power factor correction(PFC); Switching power supply
1 引言 随着对高功率因数的变换器的需求不断增长，功率因数为1（unity power factor）的电源供给越来越受到欢迎。在计算机或其它一些设备上，电源要求鲁棒性好、可靠、抗干扰能力强。而数字控制正提供了这方面的保障。 和传统vwin 控制器相比，数字控制器具有以下这些优点:可以实现非线性的精细的控制算法，减少元器件数量,提高可靠性,不易老化,很小的控制偏差和热漂移。但同时,数字控制也意味着相对较高的费用和一定的控制带宽限制。过去,这些不足在很大程度上限制了数字控制在电源方面的应用。而现在，由于高效廉价的DSP的出现，数字控制不仅在交流驱动（ACdrives）和三相变换方面应用越来越广泛，而且在DC/DC变换领域也成为一种可行方案。本文将讨论DSP在单相开关电源功率因数校正方面的应用。 2 传统的模拟PFC电路简介 模拟PFC电路已经有了多年的应用，并且推出了一些商用的IC芯片，例如TI公司的UC3854等。 图1所示的就是功率因数校正的基本原理。PFC控制电路主要由电压误差放大器、电流误差放大器、乘法器和PWM驱动组成。控制的目标是使输入电流紧跟输入电压的变化，并使输出纹波尽可能地小。为了使输入电流跟随输入电压变化，控制电路对输入电压采样，采样信号作为乘法器的一个输入；为了保持输入电压稳定，输出电压经分压、比较和误差放大后作为乘法器的另一个输入,于是乘法器的输出具有输入电压的形状，且其幅度由输出电压控制。乘法器的输出作为输入电流的基准信号。采样输入电流，和这个基准比较，经误差放大后输入PWM比较器，PWM输出驱动波形控制变换器工作。闭环反馈控制的结果使输入电流的平均值与输入电压成正比，从而达到较高的功率因数。
图1 功率因数校正原理 PFC变换器的输出中含有二次谐波的纹波电压， |ΔVo(t)|= 这与变换器的拓扑结构和控制方式无关。如果要通过电压回路消除输出电压的纹波，就必然会损坏输入电流的波形，从而降低功率因数。而引入模拟滤波电路 的话，又会引入不良的相位影响,而且由于模拟元件参数离散性大、易老化和热漂移等因素，很难实现精确的滤波。所以对于50Hz的工频输入，电压回路的带宽一般都只选在10～20Hz。 3 数字控制的PFC模型 如图2所示是Boost电路PFC的数字化模型。该模型的控制原理与前面所述的模拟电路是一致的。区别就是用两个数字的比例积分控制器（PI）Ki、Kv代替了原来的两个误差放大器。另外，在电压PI的输出端加了一个陷波滤波器，滤波频率为100Hz。与模拟滤波器相比，数字滤波可以很好地减少100Hz的谐波成分，同时引入的相位影响却要小得多。
图2 数字控制的PFC模型 这样，就可以提高电压回路的带宽，继而提高电路的反应速度。 如图2所示，三个信号被采样，分别是输出电压Vo，输入电流Is，输入电压Vi′。其中值得注意的一点是，我们可以编程实现总是在开关闭合的中间时间对Is采样，从而不需要另加低通滤波就可以获得Is的平均值。 接下来我们分别建立PI控制器和陷波滤波器的数字模型。PI控制算法的模拟表达式为 V(t)=Kp 对式（2）进行离散化处理，得到 V(n)=Kp[e(n)－e(n－1)]＋Ki·e(n)＋V(n－1) (3) 式中：Kp为比例系数； Ki= PI系数的整定常常通过实验来确定，或通过凑试，或者通过经验公式来确定。这方面的内容一般的计算机控制系统类的书上都有介绍。 陷波滤波器的设计可参照公式(4) 式中：ω是滤波频率的角速度； Q值按不同的要求确定。 离散化可以由Matlab的sysd=c2d(sys,Ts)方程方便地实现。图3所示的就是所设计滤波器的Matlab模拟图，其中ω=628，Q=20。
图3 数字陷波器的Matlab模拟 4 DSP实现 我们采用TI公司的16位芯片TMS320LF2407A来实施控制方案。这款芯片专门用于数字控制的2000系列，采用哈佛结构的CPU和4级流水性操作的程序控制，运行速度是40MIPS（即25ns的指令周期）。它具有544字节的DARAM，2k的SARAM，32k的FLASH，2个事件管理单元，16路10bit、转换时间500ns的A/D转换，最多16路的PWM输出等片内资源。 对电流回路和电压回路，我们分别采取20kHz和10kHz的控制频率。两个中断程序被用来完成PFC的数字控制，中断程序int2负责3个输入的采样及电流回路的PI控制，另一个中断程序int3负责电压回路的PI控制及陷波滤波。图4是主程序控制流程图，图5是采样周期图。其中int2的中断优先级高于int3，所以若int3没完成，而int2中断发生时，int3将悬挂直到int2中断程序运行结束才继续运行。因为电压回路的变化比较缓慢，所以一个周期的延时不会影响控制效果。设置比较控制寄存器，在T1下溢的时候写入新的比较值，结合通用定时器周期寄存器T1PR的值，产生新的占空比的PWM波，控制与之相连的开关管的动作。从图5中我们也可以注意到，int2的中断程序（包括3个采样和一个PI程序）必须在半个电流采样周期，即25μs之内完成。根据前面给出的DSP的性能指标，这个目标完全可以达到。
图4 主程序流程图
图5 采样周期图 另外，在实际应用中，采用的是积分分离的PI算法，把PI的输出值限定在一定的范围之内，避免使系统产生很大的超调量而引起系统振荡。还加入了软启动程序，在程序刚开始的时候逐步加大Vref的值，从而达到开关电源的软启动要求。 因为像Kp，Ki及滤波器系数等这些参数都是浮点数，而所用的是16位的芯片，所以用DSP实现以上算法，还需要解决浮点数和定点数之间相互转换的问题。可以用不同的Qn值来表达不同范围和精度的浮点数，其中n表示16位中小数点之后的位数。例如，Q0可表示－32768到32767的整数，而Q15可表达－1到0.9999695之间精度为1/32768的实数[2]。不同的Qn值之间需要经过移位，转换为相同的位数才能进行比较和加减运算。 5 实验结果 程序编译通过后，烧入片内flash，外加简单的外围电路，就可以进行实验验证了。我们采用的是Boost电路的拓扑结构，接电阻负载，输入电压220V,输出电压385V，得到的输入电压电流波形如图6所示。用功率表测得PFC电路的输入功率为545W，输出功率为513W,可以计算出PFC电路变换效率为94.1％。在相同测试条件下，用功率因数表测得的PFC电路的功率因数为0.983。图7所示的是软启过程。
图6 BOOSTPFC电路输入电压电流图
图7 软启动波形图 6 结语 本文探讨了开关电源功率因数调整的全数字实现方案，实验证明了该方案的可行性。目前，对开关整流器件采用DSP控制的研究开展的还不多，主要是由于相对于专用的集成芯片DSP的价格比较高昂，而且成熟的控制算法难以获得。然而，随着DSP芯片价格的不断降低和控制算法的研究不断深入，相信开关整流器件数字控制的时代很快就会到来。 参考文献 [1]S.Buso,P.Mattavelli,L.Rossetto,G.Spiazzi, Simple digital control improving dynamic performance of power factor preregulators[J].IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS (13)5,1998. [2] U- 134,UC3854 Controlled Power factor Correction Circuit Design, Power Supply Control Products Data Book[M].Texas Instruments. [3] TMS320LF/LC240XA DSP Controllers Reference Guide Tech.Rep. SPRU357B ,Texas Instruments,2001. |
开关电源功率因数校正的DSP实现
（1）
（2）
Kp为积分系数，T为采样周期，Ti为积分时间常数。
（4）
相关推荐
两种高功率因数开关电源设计方案的比较
针对传统开关电源因输入电路采用不可控二极管或相控晶闸管整流而存在输入电流谐波含量大、功率因数低的问题，提出了两种高功率因数开关电源的设计方案，分析了采用APFC技术和
2012-04-12 10:36:05
6645
6645
从6个问题解析功率因数校正
值越大，代表其电力利用率越高。开关电源供应器上的功率因数校正器的运作原理是去控制调整交流电电流输入的时间与波型， 使其与直流电电压波型尽可能一致，让功率因数趋近于。 这对于电力需求量大到某一个水准的电子设备而言是很重要的, 否则电
2018-03-28 14:34:5615755
15755
2、高功率因数开关电源设计毕业设计
2、高功率因数开关电源设计随着电力电子技术的蓬勃发展，开关电源技术也越来越成熟。熟练运用了高智能化技术、集成技术等高新技术，使开关电源实现了高工作效率、高频率、高可靠性的工作特点。开关电源已经成为
2016-05-06 15:57:14
功率因数校正在离线式电源中的应用
, 通过思考校正器的输入 / 输出功率而非输入 / 输出电压可以得到各个运行参数。假定为高输入功率因数校正，其频率远大于工频，在校正器上储存和消耗的能量忽略不计（电感储存的能量在每个开关周期上通常大于其
2019-10-12 14:14:44
功率因数的校正
、空调、大面积照明、投影仪、工作站，以及工业／IT 基础设施环境（包括用于过程自动化的电源、可编程逻辑控制器、网络／电信领域的数据中心服务器以及蜂窝基站等）。采用 UCC28180 实现功率因数校正主要
2018-09-19 11:30:24
开关电源中的有源功率因数校正技术
://www.ctdisk.com/file/4144876 开关电源中的有源功率因数校正技术http://www.ctdisk.com/file/4145128 通信电源技术、标准及测量http
2012-01-11 19:13:49
开关电源之功率因素校正
什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正： 功率因数补偿：在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）从而引起的供电效率低下提出了改进方法（由于感性负载的电流滞后
2018-11-30 17:23:03
开关电源的功率因素校正方法
什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正： 功率因数补偿：在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）从而引起的供电效率低下提出了改进方法（由于感性负载的电流滞后
2018-10-10 15:27:34
NCL30000功率因数校正可调光LED驱动器的典型应用
NCL30000功率因数校正可调光LED驱动器的典型应用。 NCL30000是一款开关模式电源控制器，适用于中低功率单级功率因数（PF）校正LED驱动器
2019-05-16 09:08:41
NCL30000功率因数校正可调光LED驱动器的典型应用
NCL30000功率因数校正可调光LED驱动器的典型应用。 NCL30000是一款开关模式电源控制器，适用于中低功率单级功率因数（PF）校正LED驱动器
2019-05-16 09:09:09
pspice升压功率因数校正
各位老师我用pspice10.5仿真基于uc3854的升压功率因数校正，但是输入电流与输入电压相位相差90，这是为何呢？谢谢了。如果给我解决我可以把积分都给你的。
2012-05-03 08:14:05
什么是功率因数校正 PFC？
功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。 基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度， 当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。开关电源
2022-10-08 11:30:07
关于电源的功率因数校正
这些天准备和小伙伴攻一下功率因数校正，但是不知道哪些芯片能够比较好的进行功率因数测量，或者是用哪种方法可以测得功率因数。我们也查阅了一些资料，但是没找到满意的方法，哪位大神指点一下！！
2015-06-17 13:28:34
基于功率因数校正的离线式开关电源设计
可达两倍相同正弦电流有效值。 120V ， 15A 的线路甚至不能在不导致电路断路器动作时提供 1Kwde 输入功率。而高功率因数校正却能够提供几乎是其两倍的功率，并且损耗很低，因此在许多领域内，高
2011-04-14 10:00:46
如何区别主动式功率因数校正?
90%以上才是主动式的功率因数校正。3.看电源外观:准确率50%。在目前所知的技术下，具有主动式功率因数校正的电源供应器，不会有电压切换开关(多为红色)，其输入电压必须是全域电压（Full range
2022-10-08 11:59:08
无桥功率因数校正转换器
`描述此设计是一种数字控制的无桥 300W 功率因数校正转换器。无桥 PFC 转换器的明显特征是输入端不再需要二极管电桥。这降低了二极管电桥通常发生的功率损失，从而改进了总体系统效率。对于
2015-04-08 15:10:13
有源功率因数校正与单级功率因数校正的关系
请问有源功率因数校正与单级功率因数校正有关系吗？在我看来单级功率因数校正是否包括有源功率因数校正技术呢，对不对呢？有人能详细解答一下嘛？
2020-04-19 21:26:10
有源功率因数校正技术介绍
开关功率因数校正电路的原理，包括单相、三相有源箱位零电压开关功率因数校正电路。
本书可作为电气工程与自动化专业、电子信息工程专业的高年级本科生、电气工程学科的研究生参考书，也可作为从事开关电源、变频器、UPS、工业电源等电力电子装置开发、设计工程技术人员的参考书。
2023-09-19 07:12:10
有源功率因数校正电路和无源功率因数校正电路介绍
的小功率场合。 （2） 有源功率因数校正电路 有源功率因数校正电路如上图所示，PFC部分主要由工作在高频开关状态的开关管和电路组成，一般为boost型拓扑，可实现宽输入电压范围。相比于无源功率因数
2023-04-03 14:37:48
L4981在门机电源功率因数校正中的应用
针对普通开关电源功率因数较低和谐波较大的缺陷，以M981功率因数校正芯片为核心，构建了双级式PFC电源的功率因数校正前级。在选取确定了主电路拓扑结构后，介绍了它的工作原
2008-12-19 01:50:41
55
55基于DSP 的单周控制三相功率因数校正的研究
本文介绍了在三相、三开关功率因数校正的数字控制方案，采用数字信号处理器(DSP)来实现单周(OCC)控制方案。以TMS320F2407 为核心构成的三相PWM 整流器控制系统充分发挥了DSP 功能强
2009-04-06 11:56:4043
43有源功率因数校正变换器的实现
本文介绍了开关电源功率因数校正的实质，分析了功率因数校正的电路实现方法，并提出了变换器的相关要求。近年来，随着电子技术的发展，各种办公自动化设备，家用电器，
2009-08-07 08:56:1656
56单级PFC变换器的功率因数校正效果的研究
单级PFC变换器的功率因数校正效果的研究
为了使开关电源的输入电流谐波满足要求，必须加入功率因数校正（PFC）。目前应用得最广泛的是PFC级＋DC/DC级的两级方案，它们
2010-04-12 18:04:2734
34电荷泵式功率因数校正电子镇流器
电荷泵功率因数校正(CPPFC)电子镇流器由于其良好的功率因数校正性能越来越受到人们的关注。以几种带电荷泵功率因数校正器的电子镇流器为例子，介绍了电荷泵功率因数校正
2010-05-08 08:44:3954
54先进的功率因数校正
议程AgendaR26; 引言Introductionh8707; 功率因数校正的基本解决方案Basic solutions for power factor correctionh8707; 要满足的新需求New needs to addressR26; 交错式的功率因数校正In
2010-07-30 10:18:3738
38有源功率因数校正电路的设计
主要介绍了有源功率因数校正（APFC）的工作原理、电路分类。设计了基于UC3854芯片的一种有源电路功率因数校正电路方案，着重分析了电路参数的选择和设计。实践证明采用APFC后，
2010-08-04 11:26:300
0高功率因数电源
该系统采用TI 公司专用APFC 整流控制芯片UCC28019 作为控制核心，构成电压外环和电流内环的双环控制，构建了有源功率因数校正（APFC）的高功率因数整流电源。其中，电流内环作用
2010-11-09 23:20:3877
77开关电源功率因数校正技术及功率级设计
摘要:本文较详细地分析了普通开关电源功率因数过低的原因及产生的危害,简要分析了各类功率因数校正电路的工作原理及主要优缺点,还介绍了功率因数校正主回路的设计方法。
2010-12-14 12:46:5446
46开关电源中的功率因数校正
引言功率因数校正用于改变离线电源输入电流的形状，使从干线获取的有功功率最大。理想的情况下，电器应该表现为类似一个纯电阻的负载，这时设备吸收的无功功率为零
2006-03-11 12:56:522384
2384
电压临界工作模式的有源功率因数校正原理设计
提高开关电源的功率因数，不仅可以节能，还可以减少电网的谐波污染，提高了电网的供电质量。为此，研究出多种提高功率因数的方法，其中，有源功率因数校正技术(简称APFC)
2009-01-04 19:23:54733
733
连续调制模式功率因数校正器的设计
连续调制模式功率因数校正器的设计
介绍了有源功率因数校正的工作原理及实现方法，并针对各种校正技术的特点进行了对比分析。之后着重分析了工作于连续调制模
2009-06-30 19:55:03532
532
反激式功率因数校正电路的电磁兼容设计
反激式功率因数校正电路的电磁兼容设计
通过反激式功率因数校正电路说明了单级功率因数校正电路中的电磁兼容问题，分析了单级功率因数校正电路中骚扰的产生机
2009-06-30 20:23:29934
934
单极隔离式功率因数校正（PFC）变换器
单极隔离式功率因数校正（PFC）变换器
1引言
现代开关电源的主要发展趋向之一是提高AC/DC变换器输入端功率因数，减少对电网的谐波污染。传统的AC/DC开关变换
2009-07-10 10:07:392759
2759
单级功率因数校正在AC-PDP开关电源小型化设计中的应用
单级功率因数校正在AC-PDP开关电源小型化设计中的应用
摘要：传统的交流等离子显示器（AC?PDP）开关电源采用的是功率因数校正加DC/
2009-07-11 13:52:34821
821
一种新型单级功率因数校正（PFC）变换器
一种新型单级功率因数校正（PFC）变换器
摘要：提出了一种新型的功率因数校正单元（flyback＋boost单元）。这种功率因数单
2009-07-14 17:49:32932
932
用DSP实现高功率因数PWM整流器的控制
用DSP实现高功率因数PWM整流器的控制
摘要：PWM整流器是一种高功率因数的电源变流器。采用了电流追踪型控制方式
2009-07-14 17:55:291232
1232
一种小功率单级功率因数校正电路
一种小功率单级功率因数校正电路
摘要：讨论一种单级功率因数校正电路的原理，并分析其实验结果。
关键词：单级功率因数
A Low Powe
2009-07-21 16:53:382032
2032
无源无损软开关功率因数校正电路的研制
无源无损软开关功率因数校正电路的研制
在开关电源中引入功率因数校正PFC(Power FactorCorrection)技术，一方面使电源输入电流与输入电压波形同相，即使功率因数趋于1
2009-11-05 10:17:251271
1271
基于MC56F8323的单相功率因数校正模块的应用
基于MC56F8323的单相功率因数校正模块的应用
基于DSP的数字控制逐渐和电力电子应用紧密结合,功率因数校正是电力电子技术的一个重要应用,利用Motoro
2009-12-08 15:32:281283
1283
单级功率因数校正开关电源
单级功率因数校正开关电源
今年第1季面板涨势强劲，2月面板报价续涨，根据市调机构WitsView调查，显示器面板2月份平均将有5美元的涨幅，而笔记本电脑屏面板在本月
2010-02-22 10:39:25576
576
基于BCM的有源功率因数校正电路的实现
基于BCM的有源功率因数校正电路的实现
摘要：分析整流电路的拓扑结构和工作模式，探讨该整流电路关键参数的选取依据，提出临界导电模式(BCM)功率因数校正Boost开关
2010-03-13 10:50:222388
2388
基于Matlab的高功率因数校正技术的仿真
模拟控制器和数字控制器在单相Boost功率因数校正电路中都可以提高功率因数，消除高次谐波电流和降低总谐波畸变因数（THD），完全的实现了功率因数校正的目的，但是数字控制器在相比于模拟控制器
2011-06-03 11:21:384178
4178
开关电源的有源功率因数校正电路设计方案
有源功率因数校正可减少用电设备对电网的谐波污染，提高电器设备输入端的功率因数。详细分析了有源功率因数校正APFC（active power factor corrector）原理，采用平均电流控制模式控制原
2012-04-20 11:38:17136
136无源功率因数校正电路的原理和应用
本文介绍SIEMENS公司提出的开关电源集成控制器TDA16846无源功率因数校正(PFC)电路原理及其在电视机开关电源中的应用。
2012-10-16 07:50:5488
88带功率因数校正的LED日光灯驱动电源
文中提出了一种带功率因数校正的LED日光灯驱动电源，该电源具有电路简单、可靠的优点，实测数据表明，在较宽电压范围内，驱动电源工作稳定，其具有较高功率因数.
2012-11-09 15:47:0870
70新手须知的开关电源的功率因素校正方法
如何校正开关电源的功率因素呢？这里介绍什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正，以及如何去校正？ 什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正： 功率因数补偿：在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流
2016-11-04 11:41:05397
397
开关电源功率因数校正电路设计
随着开关电源的广泛应用，开关电源功率因数校正技术已成为提高开关电源效率、减少电网污染的核心技术，显示出了强大的生命力。《开关电源功率因数校正电路设计与应用实例》结合国内外开关电源功率因数校正技术
2017-11-16 16:16:0723
23开关电源功率因数校正电路设计与应用实例 [周志敏，纪爱华 编] 2012年版
开关电源功率因数校正电路设计与应用实例 [周志敏，纪爱华 编] 2012年版(开关电源技术发展方向)-随着开关电源的广泛应用，开关电源功率因数校正技术已成为提高开关电源效率、减少电网污染的核心技术
2021-09-24 15:39:120
0高功率因数开关电源设计
高功率因数开关电源设计(开关电源技术要求)-功率因数设计是关键指标的电源、电源一贯重视开发技术问题。本文重点对当前流行的单片开关电源芯片为普遍的低功率开关电源的设计和制造。在这里,电源控制电路,利用
2021-09-27 13:41:3316
16matlab高频电源是哪个,基于Matlab的高频开关电源功率因数测量电路研究
0引言高频开关电源的功率因数是非常重要的一个参数，直接决定着产品是否符合通用的谐波标准，衡量着产品的优劣。为了减小谐波、提高功率因数，高频开关电源普遍采用了功率因数校正电路来改善电流波形
2021-11-07 20:50:5915
15校正电源功率因数的好处都有哪些
功率因数校正非常有益，好处包括从降低电力系统的需求费用到提高现有电路的承载能力以及整体降低电力系统损失的方方面面，以下就是功率因数校正的5个好处。 1、避免功率因数惩罚 大多数工业加工设施使用许多
2022-01-05 17:10:522400
2400什么是功率因数 功率因数校正基础知识
简介 功率因数校正 （PFC） 是客户在选择电源时寻求的功能之一，因为它对设备的整体效率起着巨大的作用。本文档介绍了功率因数校正 （PFC）的基本事实和原理以及管理该功能的法规。它还讨论了常见的原因
2023-10-05 15:56:001056
1056
功率因数校正的10个小知识
功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度， 当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。开关电源
2024-01-11 10:19:441770
1770
工商网监
评论