UCC28019詳細(xì)計算參數(shù)要點

1、第二屆“藍(lán)電”杯電子設(shè)計競賽 單相AC-DC變換電路（A題） 湖北工業(yè)大學(xué)藍(lán)電中心 童劍李杰費愷 2014年3月6日 摘要 本設(shè)計以STM32單片機(jī)為控制器，采用了 TI公司的UCC280195片，搭建了一個單相 AC-DC變換電路。本系統(tǒng)由變壓器模塊、 AC-DC變換電路、功率因數(shù)檢測電路、功率因數(shù) 調(diào)整電路和電流檢測電路等組成。在實驗裝置的電源電路中，對電源的輸出直流電壓、直 流電流和電源的功率因數(shù)進(jìn)行了測量，并通過鍵盤對電源的輸出直流電壓進(jìn)行設(shè)定。實驗 結(jié)果表明，當(dāng)電源的進(jìn)線交流電壓和負(fù)載電流，在比較寬的范圍內(nèi)變化的時候，電源的輸 出電壓能夠保持較高的穩(wěn)定性；具有過流和過壓的保護(hù)功能。利

2、用UCC28019功率因數(shù)校 正功能，將電源裝置的功率因數(shù)提高到了0.98以上，并能夠?qū)⒐β室驍?shù)在 0.8-1.0之間 調(diào)整，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。 關(guān)鍵詞：STM32單片機(jī)、UCC28019 AC-DC變換、功率因數(shù) -24 - 一藍(lán)電杯題目 4 二方案論證與比較6 2.1 PFC 模塊-6 2.2單片機(jī)控制電路6 2.3顯示模塊6 2.4功率因數(shù)測量電路子系統(tǒng)電路 6 2.5電路保護(hù)模塊 7 2.6直流電源供電模塊 8 三理論分析與計算9 3.1功率因數(shù)測量方法 9 3.2提高效率的方法及實現(xiàn)方案 9 3.3系統(tǒng)整體框圖10 四功率因數(shù)主回路 .10 五控制電路與程序控制 12 5.1程序的設(shè)

3、計12 5.2程序的流程圖12 5.3過流保護(hù)電路 13 六測試方案與測試結(jié)果 14 6.1測試方案14 6.2測試條件與儀器 14 6.3測試結(jié)果及分析 15 附錄一：高功率因數(shù)原理 附錄二：UCC28019外圍電路計算 附錄三：作品實物 一藍(lán)電杯題目 220V 變壓器 k o-og Us AC - DC 變換 電路 Rl 系統(tǒng)總框圖 設(shè)計并制作如圖所示的單相 AC-DC變換電路。輸出直流電壓穩(wěn)定在 36V，輸出電流額定 值為2A。 2.1. 基本要求 (1) 在輸入交流電壓Us=24V輸出直流電流Io=2A條件下，使輸出直流電壓Uo=36V 0.1V。 (2) 當(dāng)Us=24V Io在0.2

4、A2.0A范圍內(nèi)變化時，負(fù)載調(diào)整率 SI 0.5%。 (3) 當(dāng)Io=2A, Us在20V30V范圍內(nèi)變化時，電壓調(diào)整率 SU Vin _ ripple (max) 4升壓電感(Lbst)的計算，起到儲能的作用；按照占空比 D=0.5可以計算出斬波電感的最小取值。 Lbst(min) 一 VoutD(1-D) fsWIripple 36-0.5 0.5 _ -65KHz 1 .15 二 5輸出濾波電容(Cout)的計算，該電容的選擇主要滿足輸出電壓保持時間；但要求在保持時間 lholdup=1/fline(min)內(nèi)，開關(guān)電源輸出電壓不低于30V時，這輸出濾波電容容量按下式計算。 Cout -

5、 =8135F 2Pout 汀holdup Vout(max) 2 _Vout _holdup (min) 6反向快速恢復(fù)二極管(Dbst)的計算，承受的重復(fù)峰值反向擊穿電壓平均正向電流，反向恢復(fù)時 間和熱考慮，為減少功率開關(guān)的損耗，但選擇超快恢復(fù)二極管，開關(guān)損耗可以忽略不急，可根據(jù)功耗及 恢復(fù)時間來選擇相應(yīng)的元件，按照二極管壓降Vf=1.5V，Iout=2A來計算，二極管功耗為P=3W，我們 選擇 HEF307. 7功率開關(guān)元件的計算，主要依據(jù)升壓電壓，傳遞的功率等參數(shù)，損耗主要有兩種：導(dǎo)通損耗和開 關(guān)損耗，其中導(dǎo)通損耗計算公式。 lds rms二 Pout(max) 迸 16Vin_rec

6、tified(min)二 72W168.26 =少 06A lds_【ms_ Vin_rectified(min) 23 Vout_ 28.26V I 23二 36- 2.06A Pcond= (lds_rms% 2)Rds= 4W 開關(guān)損耗 Psw = fsw(TVout xlin _ peak(max) +0.5CossXVout 八2) = 0.11W ,其中 Fsw=65KHz,T=4.5ns,Coss=780pf; 總功耗=4.2W 如果選擇 MOFET，則需滿足上述的損耗要求，而且可行的開關(guān)速度可以超過120MHz，因此選擇 IRF540N 8取樣電阻(Rsense)的計算，主要是

7、對電感電流進(jìn)行電流進(jìn)行取樣；考慮到軟件過流保護(hù)的下限 Vsoc=0.66V級電感峰值電流的最大取值，取樣電阻Rsense的計算如下 II _ peak(ma = lin _ preak + Iripple -5.77 罟=6.55A Rsense = = 0.08“ Vsoc0.66 1.2511 _ peak(max)二 1.25 6.55 9 Rsense1的計算為使器件避免由于瞬時峰值電流的損害，用一個Rsense=220l丨和電阻與Isense引 腳串聯(lián)，同時在該引腳處于地線之間接一只1000pf的電容Csinse,以改善抗干擾性能。 10Rfb1的計算，為了使電源功耗盡可能小及使反饋

8、電壓誤差最小，反饋電阻Rfb1=1M門，Rfb2 按下式計算： Rfb2 = 515 =161.29K，實際取值Rfb=160K，另外還需要在 Vse nse引腳出接一只小 電容以濾除噪聲干擾，一般Cse nse=820pf。 11輸入低電壓保護(hù)電路中，由Rvinse1和Rvinse2分壓獲得的電壓，從 UCC28019的第四引腳，當(dāng) 該引腳電壓低于 0.8V時，芯片將切斷從 8腳的驅(qū)動輸出。Rvinse1和Rvinse2的參數(shù)計算如下。假設(shè)流 進(jìn)分壓電阻的電流為輸入偏置電流的150倍，即Ivins=150*0.1uA=150uA,Vac(on)=22V ,Vac(off)=20V ,則 D

9、彳；2)Vac(on) _Vf _bredge _Vinsenable_th (max) Rvins1 二 J2 22 0.95.6 Ivins VINSenable_th Rvins 150uA =1.8M-J 161.2M Rvins2w M 101K 1 、2 Vac(on)_VINSenable_th(max) _Vf _bridge叫 22V.6_0.95 另外在VINS引腳與地之間還接有電容Cvins，主要作用是濾除紋波電壓，防止無觸發(fā)輸入輸入低 電壓保護(hù)電路；其次可以延遲一點時間啟動輸入低電壓保護(hù)電路，Cvins的放電時間一般要求大于電容 的保持時間；Cout的保持時間為一個周期

10、，故當(dāng)Cvins旳放電是滿足半周期的2.5倍時，可以按下式得 到Cvins的值； 2.5 Gm 0T76r lOOJtQ 0 9xl5x 12Vcomp端的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計算，一個由電阻和電容組成的網(wǎng)絡(luò)連接在 到補(bǔ)償?shù)淖饔?，跨?dǎo)誤差電壓放大器輸出的電流對該網(wǎng)絡(luò)的電容進(jìn)行充電或者放電， VCOMP電壓來保證系統(tǒng)正常運行，電壓傳遞函數(shù)的開環(huán)增益在10Hz gmv=42uS,K1=7,Kfq=65K Hz, M1M2=0.37v/us,Fv=10H z, fpqle=20H Z.g 調(diào)制到功率級的極點 VCOMP端與地之間起 目的是建立適合的 時 Gvldb=0.709dB,可知 根據(jù)已知條件首先需

11、要計算出脈寬 Fpwm_ps的值，然后根據(jù)相應(yīng)的公式計算出各元件的參數(shù)。 fpwm _ ps 2 K 1 RsenseVout ：-3 Cou t Kq!M-Vin 2L 15.385*0.37*24 2 2 二 7* 0.08* 36 3*80002.423Hz fv Cvcomp = gmv時卞 _ 二 4.2uf, RVComP 二 2 Tpwm_；sCvcomp = 26.59 k二 實際取值 Cvcomp _ p = Cvcomp 2：；fpole Rvcomp Cvcomp -4 二 0.324uf Cvcomp=2.2uf , Rvcomp=27K , Ccomp_p=0.33uf。 13Cicomp的計算Icomp端是跨導(dǎo)