薛秀云+宋淑然+呂永青+鄭逸生

摘 ?要： 該單相AC?DC變換電路以有源功率因數(shù)控制器UCC28019為核心，STM32F103做主控芯片，采用主控芯片片上DAC調(diào)節(jié)UCC28019電壓誤差放大器反饋端，控制輸出電壓穩(wěn)定輸出;設(shè)計(jì)功率因數(shù)測(cè)量電路、輸出保護(hù)電路、功率因數(shù)調(diào)整電路等電路模塊。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)輸入電壓為24 V時(shí)，輸出2 A電流時(shí)可穩(wěn)定輸出36 V電壓，負(fù)載調(diào)整率為0.02%，電壓調(diào)整率為0.028%，功率因數(shù)測(cè)量最大誤差為0.02，過(guò)流保護(hù)動(dòng)作電流為2.54 A，交流輸入側(cè)功率因數(shù)校正后最高達(dá)99.9%，轉(zhuǎn)換效率達(dá)96.7%，功率因數(shù)在0.8～1.0穩(wěn)定可調(diào)。

關(guān)鍵詞： AC?DC變換; 功率因數(shù)校正; ?UCC28019; 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN710?34 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2014）24?0138?04

Design and test of single?phase AC?DC conversion circuit

XUE Xiu?yun， SONG Shu?ran， L? Yong?qing， ZHENG Yi?sheng

（College of Engineering， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China）

Abstract： With controller chip STM32F103， active Power Factor Controller UCC28019 as a core of the system， the voltage error amplifier feedback of the UCC28019 is adjusted by means of on?chip DAC in STM32F103 to achieve a stable output vol?

tage. The power factor measurement circuit， output protection circuit， power factor adjustment circuit were designed. Test results show that when input voltage is 24 V and output current is 2 A， ?the system can output 36 V voltage stably， its load regulation rate is 0.02%， voltage regulation rate is 0.028%， the maximum error of power factor measurement is 0.02， overcurrent protection operating current is 2.54 A， ?conversion efficiency is 96.7%， power factor is adjustable from 0.8 to 1.0 stable.

Keywords： AC?DC conversion; power factor correction; UCC28019; topology

0 ?引 ?言

程控恒流電源在儀器儀表中有著廣泛的應(yīng)用，如，測(cè)試領(lǐng)域中組成自動(dòng)測(cè)量?jī)x器，給各類(lèi)傳感器恒流供電以對(duì)過(guò)程變量進(jìn)行檢測(cè)等[1?3]，是模擬系統(tǒng)中廣泛使用的一種單元電路或測(cè)試平臺(tái)，在實(shí)際工程中也有廣泛的用途，是電導(dǎo)測(cè)量、開(kāi)關(guān)電源、功放等場(chǎng)合不可替代的檢測(cè)設(shè)備[4]。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，恒流源已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中。

電源技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，儀器儀表的性能要求速度更快、靈敏度更高、穩(wěn)定性更好、樣品量更少、遙感遙測(cè)更遠(yuǎn)距、使用更方便、成本更低廉、無(wú)污染等，同時(shí)也為儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力，并成了儀器儀表進(jìn)一步發(fā)展的物質(zhì)、知識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)。由于雙積分式積分器對(duì)積分及元件時(shí)鐘頻率的精度要求不高，且能得到較高的測(cè)量精度，因而在數(shù)字電壓表以及多種電子儀器中得到了廣泛應(yīng)用[5?7]。本文將介紹一種利用單片機(jī)PID算法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的程控電源電路，可產(chǎn)生1～20 A的恒流輸出，和0～5 V的恒壓輸出，同時(shí)可通過(guò)串口輸入或按鍵輸入設(shè)定恒流/恒壓模式的切換和設(shè)定相應(yīng)的值，電路中采取了雙斜積分進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

1 ?理論分析與計(jì)算

1.1 ?功率因數(shù)測(cè)量

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（Φ）的余弦值叫做功率因數(shù)，通過(guò)檢測(cè)輸入側(cè)的交流電壓的零相位時(shí)間點(diǎn)[t1]和交流電流的零相位時(shí)間點(diǎn)[t2]，由公式[cos ωt1-t2]，即可得出功率因數(shù)，并通過(guò)單片機(jī)用LCD屏顯示。使用交流電流互感器及交流電壓互感器可準(zhǔn)確地隔離獲取交流電壓及電流信號(hào)，將電壓、電流信號(hào)調(diào)整后經(jīng)過(guò)零比較器即可得到具有相位差的電壓、電流方波信號(hào)，使用STM32F103信號(hào)捕獲功能可準(zhǔn)確捕獲并計(jì)算出電壓信號(hào)與電流信號(hào)之間的相位差，即可準(zhǔn)確測(cè)量輸入交流側(cè)功率因數(shù)。

1.2 ?提高效率的方法

（1） 為提高電路電能轉(zhuǎn)換效率，本系統(tǒng)使用LT4320與4個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管IRF3205組成交流同步整流橋，IRF3205導(dǎo)通電阻Rds僅為0.008 Ω，電流2 A時(shí)單管導(dǎo)通功耗僅為0.032 W，相對(duì)于二極管整流橋整流，使用N溝道場(chǎng)效應(yīng)管同步整流效率提高了76%以上。

（2） Boost拓?fù)潆娐烽_(kāi)關(guān)管選用低導(dǎo)通電阻的NMOS管IRF3205，IRF3205的導(dǎo)通電阻Rds僅為0.008 Ω，設(shè)輸入側(cè)平均電流[IDS-RMS=3.4 ?A]，因此其導(dǎo)通功耗為[PCOND=IDS-RMS2·RDS-ON=3.4×0.008=][0.092 5 ?W]，由于UCC28019工作頻率固定為65 kHz，因此，IRF3205開(kāi)關(guān)損耗功耗[PSW=0.059 ?7 ?W]。

1.3 ?UCC28019功率因數(shù)校正電路參數(shù)選擇

本系統(tǒng)使用UCC28019專(zhuān)用功率因數(shù)校正芯片組成BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)功率因數(shù)校正電路。該芯片開(kāi)關(guān)頻率固定為65 kHz，具有峰值電流限制、軟過(guò)流保護(hù)、開(kāi)環(huán)檢測(cè)、輸入掉電保護(hù)、輸入過(guò)壓/欠壓保護(hù)等功能，使用TLC2272組成電壓跟隨器對(duì)UCC28019反饋端進(jìn)行控制，對(duì)輸出電壓進(jìn)行微調(diào)，電路最終穩(wěn)定輸出36 V，最大輸出電流峰值為3 A。

1.4 ?穩(wěn)壓控制方法

將輸出端利用減法電路進(jìn)行采樣，由STM32F103內(nèi)部ADC實(shí)時(shí)讀取當(dāng)前輸出電壓值，通過(guò)軟件PID算法運(yùn)算后由DAC輸出調(diào)整電壓輸入到UCC28019的電壓誤差放大器輸入端，調(diào)節(jié)SPWM波的輸出占空比實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓，使其穩(wěn)定輸出Uo=36 V±0.1 V，Io=2 A。

2 ?電路與程序設(shè)計(jì)

2.1 ?主回路與器件選擇

本系統(tǒng)使用LT4320與4個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管IRF3205組成交流同步整流橋，使用UCC28019專(zhuān)用功率因數(shù)校正芯片組成BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)功率因數(shù)校正電路，同時(shí)實(shí)現(xiàn)AC?DC變換電路和功率因數(shù)校正電路，系統(tǒng)總體方案如圖1所示。

2.2 ?控制電路與控制程序

2.2.1 ?控制電路

圖2為控制電路框圖，開(kāi)關(guān)電源控制電路如圖2所示，開(kāi)關(guān)控制器為UCC28019，LT4320為同步整流控制器。使用UCC28019專(zhuān)用功率因數(shù)控制器組成Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)AC?DC穩(wěn)壓電路，STM32F103通過(guò)DAC調(diào)節(jié)由TLC2272組成的減法電路來(lái)調(diào)整輸出電壓，使電路穩(wěn)定輸出36 V;使用LT4320與N溝道場(chǎng)效應(yīng)管組成同步整流電路，提高電路工作效率。

2.2.2 ?控制程序

圖3為軟件控制流程圖，STM32F103利用外部搭建的基準(zhǔn)電壓作為參考電壓，基準(zhǔn)電壓為2.046 9 V，通過(guò)內(nèi)部ADC檢測(cè)電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊的實(shí)時(shí)輸出電壓，通過(guò)換算，在LCD屏上顯示當(dāng)前輸出電流及電壓值;通過(guò)檢測(cè)輸入電壓的零相位時(shí)間t1和輸入電流零相位時(shí)間t2，得出當(dāng)前相位差φ1，加上相位補(bǔ)償值φ0，得出功率因數(shù)為[cosφ1+φ0];功率因數(shù)通過(guò)外部矩陣鍵盤(pán)鍵入預(yù)設(shè)定值，STM32F103通過(guò)讀取該值，利用內(nèi)部DAC輸出相應(yīng)的控制電壓，再通過(guò)PID算法使輸出功率因數(shù)保持穩(wěn)定;過(guò)流保護(hù)由外部硬件電路觸發(fā)單片機(jī)的中斷，單片機(jī)通過(guò)控制繼電器將AC?DC電路的輸入全面切斷，實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

2.2.3 ?調(diào)壓電路

調(diào)壓電路采用減法電路為主架構(gòu)，精準(zhǔn)選配的電阻網(wǎng)絡(luò)，使電路輸出電壓僅有3～5 mV的誤差，把輸出端接入APFC控制器UC28019電壓誤差放大器的反饋端，便在輸入0～3 V的范圍內(nèi)系統(tǒng)的輸出電壓可精確控制為Uo=36 V±0.1 V。調(diào)壓的分辨率為：

[3.3×（36.1-35.99）（3×212）≈0.000 ?053 ?V]

2.2.4 ?過(guò)流保護(hù)電路

過(guò)流保護(hù)電路采用寬共模電壓的電壓輸出電流并聯(lián)監(jiān)控器INA283，使輸出電流流過(guò)采樣電阻RSHUT，當(dāng)輸出電流為2.5 A時(shí)，采樣電阻兩端的電壓經(jīng)INA283放大后輸出2.5 V的電壓，通過(guò)調(diào)整比較器負(fù)端的電壓，使比較器輸出高電平觸發(fā)單片機(jī)中斷，單片機(jī)控制繼電器將AC?DC變換電路輸入斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。

2.3 ?外部基準(zhǔn)電壓

本系統(tǒng)使用LM4040和3 V紐扣電池組成零電壓波動(dòng)外部獨(dú)立基準(zhǔn)電源，輸出電壓為2.048 V，誤差僅為0.1%，使用獨(dú)立電池供電可提高基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性及精準(zhǔn)度，實(shí)際測(cè)量模塊輸出電壓為2.046 9 V，相對(duì)誤差為0.054%。使用STM32F103片上ADC對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行采樣，并對(duì)片上ADC及DAC基準(zhǔn)電壓進(jìn)行修正。

3 ?測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果

3.1 ?測(cè)試條件

測(cè)試地點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)室，室內(nèi)溫度為25 ℃，測(cè)試儀器如表1所示。

表1 測(cè)試儀器

3.2 ?輸出電壓測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓，使得US=24 V，用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流，通過(guò)調(diào)整負(fù)載，使得輸出電流Io=2 A，用四位半萬(wàn)用表測(cè)量此時(shí)的輸出電壓，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 輸出電壓誤差測(cè)試

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在輸入交流電壓，輸出直流電流IO=2 A，Uo=36.008 V的條件下，模塊AC?DC直流輸出電壓為Uo=36.008 V，符合基本要求的Uo=36 V±0.1 V的要求并且優(yōu)于該指標(biāo)。

3.3 ?負(fù)載調(diào)整率測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)節(jié)自耦變壓器使得輸入交流電壓US=24 V，通過(guò)調(diào)整負(fù)載，使得Io在0.2～2.0 A范圍內(nèi)變化，使用四位半萬(wàn)用表測(cè)量此時(shí)的輸出電壓，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在輸出直流電流Io=0.20 A時(shí)的輸出電壓Uo1=36.016 V，在輸出直流電流Io=2.0 A時(shí)的輸出電壓Uo2=36.008 V，通過(guò)代入負(fù)載調(diào)整率公式[SI=Uo2-Uo1Uo1×100%]，得出負(fù)載調(diào)整率SI=0.02%，符合并優(yōu)于基本要求的SI[?]0.5%負(fù)載調(diào)整率。

表3 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試

3.4 ?電壓調(diào)整率測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整負(fù)載，使得輸出電流Io=2.0 A，通過(guò)調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓US在20～30 V范圍內(nèi)變化，使用四位半萬(wàn)用表測(cè)量此時(shí)的輸出電壓，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在輸入交流電壓為US=20.0 V，時(shí)的輸出電壓為Uo1=39.96 V，在輸入交流電壓US=30.0 V時(shí)的輸出電壓為Uo2=35.97 V，通過(guò)代入電壓調(diào)整率公式[SU=Uo2-Uo136×100%]，得出電壓調(diào)整率為SU=0.028%，符合基本要求的電壓調(diào)整率[SU?0.5%]，并且優(yōu)于該指標(biāo)。

3.5 ?功率因數(shù)測(cè)量測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器使得輸入交流電壓US=24 V，調(diào)整負(fù)載，使得輸出直流電流Io=2.0 A，使用LCD屏顯示當(dāng)前單片機(jī)計(jì)算得出的功率因數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5。

表4 電壓調(diào)整率測(cè)試

表5 功率因數(shù)測(cè)量測(cè)試

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本功率因數(shù)測(cè)量電路能測(cè)量并顯示出功率因數(shù)，誤差為0.002，符合基本要求不大于0.03，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.6 ?過(guò)流保護(hù)功能測(cè)試

用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流，通過(guò)調(diào)整負(fù)載使得輸出電流Io從0.2 A緩慢上升至保護(hù)動(dòng)作電流，記錄當(dāng)前的電流，通過(guò)測(cè)試，測(cè)得過(guò)流保護(hù)電流為2.54 A，符合基本要求動(dòng)作電流為2.5 A±0.2 A，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.7 ?功率因數(shù)校正測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓US=24 V，使得，用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流，通過(guò)調(diào)整負(fù)載，使得輸出電流Io=2 A，讀取當(dāng)前功率因數(shù)值，通過(guò)測(cè)試，測(cè)得功率因數(shù)為0.997，符合發(fā)揮部分要求不低于0.98，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.8 ?AC?DC效率測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓，使得US=24 V，用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流和輸出電壓，通過(guò)調(diào)整負(fù)載，使得Io=2 A，Uo=36 V輸出端為，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 AC?DC效率

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，由[η=PoPS×100%]，得出AC?DC變換電路的效率為96.7%，優(yōu)于發(fā)揮部分電路效率不低于95%的要求。

3.9 ?自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)測(cè)試

在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，通過(guò)按鍵設(shè)置功率因數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，功率因數(shù)自動(dòng)調(diào)整功能正常，誤差最大為0.01，符合發(fā)揮部分要求并優(yōu)于該指標(biāo)。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

（1） 在輸入交流電壓US=24 V、輸出直流電流Io=2 A條件下，輸出直流電壓Uo=36.008 V;

（2） 當(dāng)US=24 V，Io在0.2～2.0 A范圍內(nèi)變化時(shí)，負(fù)載調(diào)整率為0.02%;

（3） 當(dāng)Io=2 A，US在20～30 V范圍內(nèi)變化時(shí)，電壓調(diào)整率為0.028%;

（4） 設(shè)計(jì)并制作功率因數(shù)測(cè)量電路，實(shí)現(xiàn)AC?DC變換電路輸入側(cè)功率因數(shù)的測(cè)量，測(cè)量誤差絕對(duì)值最大為0.02;

（5） 具有輸出過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流為2.54 A;

（6） 實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，AC?DC變換電路交流輸入側(cè)功率因數(shù)為0.999;

（7） 在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，AC?DC變換電路效率為96.7%;

（8） 能夠根據(jù)設(shè)定自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)，功率因數(shù)調(diào)整范圍為0.8～1.0，穩(wěn)態(tài)誤差絕對(duì)值為0.02。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷衛(wèi)軍，李言俊.星上DC/DC變換器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J].宇航學(xué)報(bào)，2007，28（6）：1452?1455.

[2] PRESSMAN A I， BILLINGS K， MOREY T. Switching power supply design [M]. 3rd ed. 北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3] 郭新民，金虎，欒靜.高頻開(kāi)關(guān)電源電磁干擾及其抑制方法[J].電子工程，2011（3）：25?28.

[4] 高玉峰，胡旭杰，陳濤，等.開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究[J].電源技術(shù)，2011（2）：210?212.

[5] 孫道宗，王衛(wèi)星，蟻靜緘.光伏并網(wǎng)模擬發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].電源技術(shù)，2011（10）：1252?1254.

[6] 張慧濤，黃先進(jìn)，葉斌.基于電流控制型芯片的多路輸出反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù)，2007，24（1）：27?29.

[7] 徐春雨，丁耀根，蘇小保，等.星載TWTA用EPC磁隔離反饋的研究[J].電力電子技術(shù)，2008，42（6）：69?71.

[8] 胡志強(qiáng)，王改云，王遠(yuǎn).多路單端反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（14）：162?165.

[9] 房雪蓮.基于UC3845的非隔離反激式輸出可調(diào)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（16）：174?177.

[10] 趙衛(wèi).開(kāi)關(guān)電源的過(guò)流保護(hù)電路[J].電子科技，2011，24（6）：116?117.

表3 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試

3.4 ?電壓調(diào)整率測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整負(fù)載，使得輸出電流Io=2.0 A，通過(guò)調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓US在20～30 V范圍內(nèi)變化，使用四位半萬(wàn)用表測(cè)量此時(shí)的輸出電壓，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在輸入交流電壓為US=20.0 V，時(shí)的輸出電壓為Uo1=39.96 V，在輸入交流電壓US=30.0 V時(shí)的輸出電壓為Uo2=35.97 V，通過(guò)代入電壓調(diào)整率公式[SU=Uo2-Uo136×100%]，得出電壓調(diào)整率為SU=0.028%，符合基本要求的電壓調(diào)整率[SU?0.5%]，并且優(yōu)于該指標(biāo)。

3.5 ?功率因數(shù)測(cè)量測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器使得輸入交流電壓US=24 V，調(diào)整負(fù)載，使得輸出直流電流Io=2.0 A，使用LCD屏顯示當(dāng)前單片機(jī)計(jì)算得出的功率因數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5。

表4 電壓調(diào)整率測(cè)試

表5 功率因數(shù)測(cè)量測(cè)試

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本功率因數(shù)測(cè)量電路能測(cè)量并顯示出功率因數(shù)，誤差為0.002，符合基本要求不大于0.03，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.6 ?過(guò)流保護(hù)功能測(cè)試

用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流，通過(guò)調(diào)整負(fù)載使得輸出電流Io從0.2 A緩慢上升至保護(hù)動(dòng)作電流，記錄當(dāng)前的電流，通過(guò)測(cè)試，測(cè)得過(guò)流保護(hù)電流為2.54 A，符合基本要求動(dòng)作電流為2.5 A±0.2 A，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.7 ?功率因數(shù)校正測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓US=24 V，使得，用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流，通過(guò)調(diào)整負(fù)載，使得輸出電流Io=2 A，讀取當(dāng)前功率因數(shù)值，通過(guò)測(cè)試，測(cè)得功率因數(shù)為0.997，符合發(fā)揮部分要求不低于0.98，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.8 ?AC?DC效率測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓，使得US=24 V，用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流和輸出電壓，通過(guò)調(diào)整負(fù)載，使得Io=2 A，Uo=36 V輸出端為，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 AC?DC效率

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，由[η=PoPS×100%]，得出AC?DC變換電路的效率為96.7%，優(yōu)于發(fā)揮部分電路效率不低于95%的要求。

3.9 ?自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)測(cè)試

在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，通過(guò)按鍵設(shè)置功率因數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，功率因數(shù)自動(dòng)調(diào)整功能正常，誤差最大為0.01，符合發(fā)揮部分要求并優(yōu)于該指標(biāo)。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

（1） 在輸入交流電壓US=24 V、輸出直流電流Io=2 A條件下，輸出直流電壓Uo=36.008 V;

（2） 當(dāng)US=24 V，Io在0.2～2.0 A范圍內(nèi)變化時(shí)，負(fù)載調(diào)整率為0.02%;

（3） 當(dāng)Io=2 A，US在20～30 V范圍內(nèi)變化時(shí)，電壓調(diào)整率為0.028%;

（4） 設(shè)計(jì)并制作功率因數(shù)測(cè)量電路，實(shí)現(xiàn)AC?DC變換電路輸入側(cè)功率因數(shù)的測(cè)量，測(cè)量誤差絕對(duì)值最大為0.02;

（5） 具有輸出過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流為2.54 A;

（6） 實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，AC?DC變換電路交流輸入側(cè)功率因數(shù)為0.999;

（7） 在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，AC?DC變換電路效率為96.7%;

（8） 能夠根據(jù)設(shè)定自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)，功率因數(shù)調(diào)整范圍為0.8～1.0，穩(wěn)態(tài)誤差絕對(duì)值為0.02。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷衛(wèi)軍，李言俊.星上DC/DC變換器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J].宇航學(xué)報(bào)，2007，28（6）：1452?1455.

[2] PRESSMAN A I， BILLINGS K， MOREY T. Switching power supply design [M]. 3rd ed. 北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3] 郭新民，金虎，欒靜.高頻開(kāi)關(guān)電源電磁干擾及其抑制方法[J].電子工程，2011（3）：25?28.

[4] 高玉峰，胡旭杰，陳濤，等.開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究[J].電源技術(shù)，2011（2）：210?212.

[5] 孫道宗，王衛(wèi)星，蟻靜緘.光伏并網(wǎng)模擬發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].電源技術(shù)，2011（10）：1252?1254.

[6] 張慧濤，黃先進(jìn)，葉斌.基于電流控制型芯片的多路輸出反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù)，2007，24（1）：27?29.

[7] 徐春雨，丁耀根，蘇小保，等.星載TWTA用EPC磁隔離反饋的研究[J].電力電子技術(shù)，2008，42（6）：69?71.

[8] 胡志強(qiáng)，王改云，王遠(yuǎn).多路單端反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（14）：162?165.

[9] 房雪蓮.基于UC3845的非隔離反激式輸出可調(diào)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（16）：174?177.

[10] 趙衛(wèi).開(kāi)關(guān)電源的過(guò)流保護(hù)電路[J].電子科技，2011，24（6）：116?117.

表3 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試

3.4 ?電壓調(diào)整率測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整負(fù)載，使得輸出電流Io=2.0 A，通過(guò)調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓US在20～30 V范圍內(nèi)變化，使用四位半萬(wàn)用表測(cè)量此時(shí)的輸出電壓，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在輸入交流電壓為US=20.0 V，時(shí)的輸出電壓為Uo1=39.96 V，在輸入交流電壓US=30.0 V時(shí)的輸出電壓為Uo2=35.97 V，通過(guò)代入電壓調(diào)整率公式[SU=Uo2-Uo136×100%]，得出電壓調(diào)整率為SU=0.028%，符合基本要求的電壓調(diào)整率[SU?0.5%]，并且優(yōu)于該指標(biāo)。

3.5 ?功率因數(shù)測(cè)量測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器使得輸入交流電壓US=24 V，調(diào)整負(fù)載，使得輸出直流電流Io=2.0 A，使用LCD屏顯示當(dāng)前單片機(jī)計(jì)算得出的功率因數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5。

表4 電壓調(diào)整率測(cè)試

表5 功率因數(shù)測(cè)量測(cè)試

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本功率因數(shù)測(cè)量電路能測(cè)量并顯示出功率因數(shù)，誤差為0.002，符合基本要求不大于0.03，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.6 ?過(guò)流保護(hù)功能測(cè)試

用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流，通過(guò)調(diào)整負(fù)載使得輸出電流Io從0.2 A緩慢上升至保護(hù)動(dòng)作電流，記錄當(dāng)前的電流，通過(guò)測(cè)試，測(cè)得過(guò)流保護(hù)電流為2.54 A，符合基本要求動(dòng)作電流為2.5 A±0.2 A，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.7 ?功率因數(shù)校正測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓US=24 V，使得，用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流，通過(guò)調(diào)整負(fù)載，使得輸出電流Io=2 A，讀取當(dāng)前功率因數(shù)值，通過(guò)測(cè)試，測(cè)得功率因數(shù)為0.997，符合發(fā)揮部分要求不低于0.98，并優(yōu)于該指標(biāo)。

3.8 ?AC?DC效率測(cè)試

用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓，使得US=24 V，用四位半萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流和輸出電壓，通過(guò)調(diào)整負(fù)載，使得Io=2 A，Uo=36 V輸出端為，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 AC?DC效率

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，由[η=PoPS×100%]，得出AC?DC變換電路的效率為96.7%，優(yōu)于發(fā)揮部分電路效率不低于95%的要求。

3.9 ?自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)測(cè)試

在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，用數(shù)字式電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量輸入端的參數(shù)，通過(guò)按鍵設(shè)置功率因數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，功率因數(shù)自動(dòng)調(diào)整功能正常，誤差最大為0.01，符合發(fā)揮部分要求并優(yōu)于該指標(biāo)。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

（1） 在輸入交流電壓US=24 V、輸出直流電流Io=2 A條件下，輸出直流電壓Uo=36.008 V;

（2） 當(dāng)US=24 V，Io在0.2～2.0 A范圍內(nèi)變化時(shí)，負(fù)載調(diào)整率為0.02%;

（3） 當(dāng)Io=2 A，US在20～30 V范圍內(nèi)變化時(shí)，電壓調(diào)整率為0.028%;

（4） 設(shè)計(jì)并制作功率因數(shù)測(cè)量電路，實(shí)現(xiàn)AC?DC變換電路輸入側(cè)功率因數(shù)的測(cè)量，測(cè)量誤差絕對(duì)值最大為0.02;

（5） 具有輸出過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流為2.54 A;

（6） 實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，AC?DC變換電路交流輸入側(cè)功率因數(shù)為0.999;

（7） 在US=24 V，Io=2 A，Uo=36 V條件下，AC?DC變換電路效率為96.7%;

（8） 能夠根據(jù)設(shè)定自動(dòng)調(diào)整功率因數(shù)，功率因數(shù)調(diào)整范圍為0.8～1.0，穩(wěn)態(tài)誤差絕對(duì)值為0.02。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷衛(wèi)軍，李言俊.星上DC/DC變換器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J].宇航學(xué)報(bào)，2007，28（6）：1452?1455.

[2] PRESSMAN A I， BILLINGS K， MOREY T. Switching power supply design [M]. 3rd ed. 北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3] 郭新民，金虎，欒靜.高頻開(kāi)關(guān)電源電磁干擾及其抑制方法[J].電子工程，2011（3）：25?28.

[4] 高玉峰，胡旭杰，陳濤，等.開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究[J].電源技術(shù)，2011（2）：210?212.

[5] 孫道宗，王衛(wèi)星，蟻靜緘.光伏并網(wǎng)模擬發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].電源技術(shù)，2011（10）：1252?1254.

[6] 張慧濤，黃先進(jìn)，葉斌.基于電流控制型芯片的多路輸出反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù)，2007，24（1）：27?29.

[7] 徐春雨，丁耀根，蘇小保，等.星載TWTA用EPC磁隔離反饋的研究[J].電力電子技術(shù)，2008，42（6）：69?71.

[8] 胡志強(qiáng)，王改云，王遠(yuǎn).多路單端反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（14）：162?165.

[9] 房雪蓮.基于UC3845的非隔離反激式輸出可調(diào)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（16）：174?177.

[10] 趙衛(wèi).開(kāi)關(guān)電源的過(guò)流保護(hù)電路[J].電子科技，2011，24（6）：116?117.