利用單片機實現(xiàn)有源功率因數(shù)校正(04-100)

　　隨著現(xiàn)代家用電器開始采用變速感應(yīng)電機、無刷直流電機和開關(guān)磁阻電機，有源功率因素校正(APFC)電路變得非常重要。這些電機工作時需要使用大容量直流電源供電的多相逆變器。盡管利用簡單的二極管整流橋和電容就可以產(chǎn)生小型電機所需要的直流電壓，但這種方法用于較大的電機時會在電源線上產(chǎn)生大電流諧波。多數(shù)新電器都需要利用APFC電路來滿足IEC 61000-3-2對電流諧波的要求。此類APFC電路還使得功率因數(shù)可接近于1，從而大大降低從交流電源線上吸取的電流有效值(RMS)。

　　利用單片機作為APFC控制器使設(shè)計人員可獲得出色的功率因數(shù)性能與較低的電流諧波失真。此外，單片機還提供了生產(chǎn)的可行性和設(shè)計的靈活性，同時還使產(chǎn)品具有高級智能特性。

　　單片機方法的優(yōu)點

　　采用單片機實現(xiàn)APFC電路要比采用獨立的專用芯片解決方案復(fù)雜一些。設(shè)計人員必須編寫單片機程序來初始化單片機外設(shè)并實現(xiàn)控制算法。最明顯的影響就是開發(fā)時間變長，因此也意味著開發(fā)成本更高。然而，基于單片機的解決方案確實具有一些突出的優(yōu)點。

　　制造靈活性

　　第一個顯著的優(yōu)點是制造靈活性。單片機允許一個設(shè)計用于多種產(chǎn)品。在生產(chǎn)線的最后環(huán)節(jié)，產(chǎn)品硬件組裝完成后，可將各產(chǎn)品的軟件代碼燒入到單片機中。

　　監(jiān)控復(fù)雜情況

　　單片機還能夠監(jiān)控復(fù)雜情況，并實現(xiàn)高級安全功能，而這在純模擬解決方案中是很難實現(xiàn)的。例如，如果設(shè)計中有溫度傳感器，那么就可以通過溫度函數(shù)實現(xiàn)可編程電流或功率限制。

　　數(shù)字通信

　　盡管目前的大多數(shù)電器并不需要通訊能力，但未來的電器可能需要APFC電路具備與其它系統(tǒng)通訊的能力。使用單片機可方便地提供這一功能。

　　APFC電路

　　APFC電路在輸出端有一組電容器。這組電容器作為電量存儲器提供負載所需要的瞬時電流。此電路的電源來自交流電源線，從而保證存儲電容器以恒定的平均電壓充電。APFC控制器對從交流電源線輸入的電流進行整形，從而保持功率因數(shù)最大，并使諧波成分盡可能小。對于設(shè)計正確的電路，APFC電路對于交流電源來說就像一個理想電阻。

　　圖1中升壓轉(zhuǎn)換器電路可產(chǎn)生直流輸出電壓VOUT，VOUT通常在360至400 VDC。在該應(yīng)用中，升壓轉(zhuǎn)換器的輸入是交流電壓經(jīng)過二極管整流橋BR1整流后的輸出。通常采用的通用單相APFC電路可接受88至230 VAC的輸入電壓范圍。