一种智能嵌入式实现的功率因数校正器及其控制方法

摘要

本发明涉及一种智能嵌入式实现的功率因数校正器及其控制方法，以嵌入式芯片为核心的PFC处理器，全波整流电路、过流保护电路、双限压控制电路、DC/DC转换电路、电感器L、二极管D、电容器C和功率开关管Q。本发明具备以下的优点：1）直接将占空比以数据的形式存储在芯片中来输出PWM控制波，省去了用传统的反馈电路的方法，简化了电路结构，减少了元器件的使用量，使得处理过程简单、方便。2）处理器可根据实际需求对程序进行实时调节，不需要频繁对硬件进行修改。3）实现电压恒定输出功能，满足负载需求。4）实现遥控调压功能，更加方便用户使用。5）实现电路的软启动和软关断，保护电路元器件。6）实现过流保护，确保电路安全。

主权项

一种智能嵌入式实现的功率因数校正器的控制方法，所述的智能嵌入式实现的功率因数校正器包括PFC处理器、全波整流桥BD、过流保护电路、双限压控制电路、DC/DC转换电路和信号接收器；交流市电输入端顺序联接全波整流桥BD、过流保护电路和DC/DC转换电路，然后输出直流信号；双限压控制电路联接于DC/DC转换电路的输出端，将输出的直流信号比较后的结果作为反馈信号传给PFC处理器，PFC处理器根据反馈信号来控制PWM波的输出，并以此PWM波调整DC/DC转换电路的直流信号；所述PFC处理器包括CPU处理模块、并行I/O口、可编程串行口、程序存储器、定时器/计数器、PWM发生器和占空比数据存储单元；并行I/O口、可编程串行口、程序存储器、定时器/计数器、PWM发生器和占空比数据存储单元通过内部总线与CPU处理模块进行数据交流；并行I/O口接收输入的双限压控制电路的直流信号比较的电压采样信号，并行I/O口输出PWM脉冲；可编程串行口与在线编程端口进行信息交互，在PFC处理器的串口管脚COM上连接一个接收用户遥控信息的信号接收器，所述PFC处理器、全波整流桥BD、过流保护电路、双限压控制电路、DC/DC转换电路和信号接收器的电路结构为：市电的火线L与全波整流桥BD的交流输入端AC+连接；交流市电的零线N与全波整流桥BD AC‑端连接；电感器L的一端与全波整流桥BD的直流输出端DC+连接，另一端与功率开关管Q的漏极和二极管D的阳极相连；开关管Q的源极接过流保护电路的一端，开关管的栅极接PFC处理器的一个端口I/O.0；过流保护电路的另一端接全波整流桥BD的直流输出端DC‑；电容器C一端与二极管D阴极连接，另一端与过流保护电路的一端连接，然后过流保护电路的另一端再与全波整流桥BD的DC‑端连接；电阻Ra与电阻Rb串联之后，Ra一端与电容器C一端和二极管D的阴极连接，Rb一端与电容器C另一端、过流保护电路的一端连接，然后过流保护电路的另一端再与全波整流桥BD的DC‑端连接；负载电阻R一端与电阻Ra的一端、电容器的一端和二极管的阴极连接，R的另一端与电阻Rb的一端、电容器C的另一端、过流保护电路的一端连接，然后过流保护电路的另一端再与全波整流桥BD的DC‑端连接；比较器0和比较器1的负极接在Ra和Rb之间，正极分别接参考基准电压V1、V2，比较器0的输出口接在PFC处理器的端口I/O.2管脚，比较器1的输出口接在PFC处理器的端口I/O.1管脚；串口管脚COM连接数据线接收外部信息，其特征在于步骤如下：步骤1：将市电进行整流后变成频率为交流市电两倍的直流信号；步骤2：在一个直流信号周期内取N个等分的时刻点，再通过占空比计算公式：得到电路中控制PWM脉冲输出的占空比数据Dn，其中n＝0，1，…，N‑1；K为电路的系统参数；步骤3：将该组占空比数据Dn存入PFC处理器中，用定时器0将PWM信号的周期固定为Ts＝T/N，用定时器1控制PWM信号的脉冲宽度Ton＝Ts×Dn；进而，PFC处理器输出周期Ts恒定，占空比为Dn的PWM信号；其中：T为整流后输入电压周期；所述n＝0，1，…，N‑1；同时，PFC处理器根据双限压控制电路得到的输出反馈信号调节输出PWM信号的占空比，具体方法为：(1)设定选定负载所需电压的上下限为两个基准电压V1和V2，其中V1>V2；(2)将采样电压值Vs与V1和V2进行比较，当Vs大于V1时，比较器0输出高电平，处理器检测到比较器0输出的高电平后，减小输出PWM信号的占空比使得Vs小于V1；当Vs小于V2时，比较器1输出高电平，处理器检测到比较器1输出的高电平后，增大PWM信号的占空比使得Vs大于V2为止；当V1>Vs>V2时，处理器对PWM信号占空比不做调整；步骤4：以PWM发生器输出的脉冲信号控制开关管的导通与关断，调整电路中输入电流的波形，使其与输入电压的波形同频同相，实现电路功率因数的校正。