一種適用於電子信息系統的電源的製作方法

2024-03-03 13:49:15

本發明涉及一種電子信息系統，具體是一種適用於電子信息系統的電源。

背景技術：

隨著電子電力技術的發展，要求電子元器件的供電電源越來越苛刻。一般元器件供電都是直接從市電中獲得，但由於電網的輸入阻抗呈容性，而大量整流電路造成電網網側輸入電壓與輸入電流間存在較大相位差，輸入電流呈脈衝狀，諧波分量很高，嚴重幹擾電力系統。據了解現階段一般電網網側功率因數約為0.65，因此，高效率利用能源，提高電源功率因數已刻不容緩。

現階段功率因數校正PFC(Power Factor Correction)分為主動式與被動式兩種。被動式PFC結構簡單，主要是利用電感線圈內部電流不能突變的原理調節電路中的電壓與電流相位差，從而改變功率因數，但其結構笨重，易產生低頻噪聲且最大功率因數只能在70％。主動式PFC一般為有源功率因數調整，可簡單歸納為升壓型開關電源電路，具有體積小，輸入電壓寬以及功率因數高等優點，功率因數可接近100％。現有的很多帶有主動式PFC的電源結構過於複雜，導致電源體積較大，成本高，影響使用推廣。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種採用主動式PFC的適用於電子信息系統的電源，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種適用於電子信息系統的電源，包括控制器、比較器、觸控螢幕模塊、過壓保護模塊、PFC控制器模塊、升壓電路和整流電路，所述控制器分別連接過流保護驅動模塊、觸控螢幕模塊、過壓保護模塊、比較器、升壓電路和電壓電流採樣模塊，比較器還連接電流電壓採樣模塊，電流電壓採樣模塊還分別連接隔離變壓器、整流電路和過壓保護模塊另一端，所述隔離變壓器還連接自耦變壓器，自耦變壓器還連接交流AC，所述升壓電路還分別連接電壓電流採樣模塊和PFC控制電路，電壓電流採樣模塊還分別連接PFC控制模塊另一端和負載；所述PFC控制模塊包括PFC控制器、電阻R0、電阻R1、電容C1、電感L、二極體D1和整流橋Q，所述整流橋Q兩個AC輸入端分別連接交流220V兩端，整流橋Q的正極輸出端V+分別連接電容C1、電感L和PFC控制器的輸入電壓採樣端，電感L另一端分別連接二極體D2正極、二極體D1正極和PFC功率管VT引腳1，PFC功率管VT引腳2分別連接電阻R0、電容C2和電阻R2並接地，電阻R0另一端分別連接電容C1另一端、整流橋Q輸出端V-和PFC控制器的電流採樣端，所述二極體D2負極連接接地二極體D3負極，所述二極體D1負極分別連接電容C2另一端、電阻R1和輸出端Vo，電阻R1另一端分別連接電阻R2另一端和PFC控制器的輸出電壓採樣端，PFC控制器的開關控制端連接PFC功率管VT引腳3。

作為本發明進一步的方案：所述控制器採用MSP430F449。

作為本發明進一步的方案：所述比較器採用雙路比較器LM393。

作為本發明再進一步的方案：所述PFC控制模塊採用UCC28019。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明系統採用相位差測量法，即分別對隔離變壓器副邊檢測的電壓、電流信號先經比較器整形，然後通過計算得到電壓電流的相位差，再送入控制器進行餘弦運算，即可得到系統的功率因數，通過等精度法測相，可達到很高精度，從而能很好滿足系統要求，系統結構簡單，體積小，成本低。

附圖說明

圖1為適用於電子信息系統的電源的電路結構原理圖；

圖2為適用於電子信息系統的電源中PFC控制模塊的電路圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1~2，本發明實施例中，一種適用於電子信息系統的電源，包括控制器、比較器、觸控螢幕模塊、過壓保護模塊、PFC控制器模塊、升壓電路和整流電路，所述控制器分別連接過流保護驅動模塊、觸控螢幕模塊、過壓保護模塊、比較器、升壓電路和電壓電流採樣模塊，比較器還連接電流電壓採樣模塊，電流電壓採樣模塊還分別連接隔離變壓器、整流電路和過壓保護模塊另一端，所述隔離變壓器還連接自耦變壓器，自耦變壓器還連接交流AC，所述升壓電路還分別連接電壓電流採樣模塊和PFC控制電路，電壓電流採樣模塊還分別連接PFC控制模塊另一端和負載；所述PFC控制模塊包括PFC控制器、電阻R0、電阻R1、電容C1、電感L、二極體D1和整流橋Q，所述整流橋Q兩個AC輸入端分別連接交流220V兩端，整流橋Q的正極輸出端V+分別連接電容C1、電感L和PFC控制器的輸入電壓採樣端，電感L另一端分別連接二極體D2正極、二極體D1正極和PFC功率管VT引腳1，PFC功率管VT引腳2分別連接電阻R0、電容C2和電阻R2並接地，電阻R0另一端分別連接電容C1另一端、整流橋Q輸出端V-和PFC控制器的電流採樣端，所述二極體D2負極連接接地二極體D3負極，所述二極體D1負極分別連接電容C2另一端、電阻R1和輸出端Vo，電阻R1另一端分別連接電阻R2另一端和PFC控制器的輸出電壓採樣端，PFC控制器的開關控制端連接PFC功率管VT引腳3；所述控制器採用MSP430F449；所述比較器採用雙路比較器LM393；所述PFC控制模塊採用UCC28019。

本發明的工作原理是：採用MSP430F449為控制和運算核心，通過等精度測相法測量出系統的功率因數，PFC控制模塊則以UCC28019為核心，利用硬體電路形成閉環反饋電路，實時監測輸出電壓、電流，MSP430F449提供信號驅動過流保護驅動模塊的繼電器以及採樣和顯示電壓電流，利用觸控螢幕選擇各種功能，觸控螢幕實時顯示各操作數據，人機界面友好。

通過控制器實時採樣輸出電流，當電流過大時單片機控制過流保護驅動模塊的繼電器使其斷開，系統斷電；當故障排除後測得電流值小於預定值時控制器再次發指令使繼電器閉合，電路重新正常工作。

系統採用相位差測量法，即分別對隔離變壓器副邊檢測的電壓、電流信號先經比較器整形，然後通過計算得到電壓電流的相位差，再送入控制器進行餘弦運算，即可得到系統的功率因數。通過等精度法測相，可達到很高精度，從而能很好滿足系統要求。

選用CCM模式PFC控制器UCC28019實現最終的功率因數校正，該器件採用軟啟動機制，動態響應良好，結合外圍電路可實現輸入欠壓保護，開環保護，輸出過壓保護，軟過流控制(SOC)和峰值電流限制等功能。

請參閱圖2，所述PFC控制模塊包括PFC控制器、電阻R0、電阻R1、電容C1、電感L、二極體D1和整流橋Q，所述整流橋Q兩個AC輸入端分別連接交流220V兩端，整流橋Q的正極輸出端V+分別連接電容C1、電感L和PFC控制器的輸入電壓採樣端，電感L另一端分別連接二極體D2正極、二極體D1正極和PFC功率管VT引腳1，PFC功率管VT引腳2分別連接電阻R0、電容C2和電阻R2並接地，電阻R0另一端分別連接電容C1另一端、整流橋Q輸出端V-和PFC控制器的電流採樣端，所述二極體D2負極連接接地二極體D3負極，所述二極體D1負極分別連接電容C2另一端、電阻R1和輸出端Vo，電阻R1另一端分別連接電阻R2另一端和PFC控制器的輸出電壓採樣端，PFC控制器的開關控制端連接PFC功率管VT引腳3；L為PFC電感，D1為PFC二極體，C1為市電濾波電容，VT為PFC功率管，R0為市電電流採樣電阻，PFC控制電路輸入的市電電流採樣電壓為負值，R1、R2為直流電壓採樣電阻，PFC控制電路通過對市電輸入電壓、直流輸出電壓和電路電流採樣值的分析，輸出控制信號，控制PFC功率管的佔空比，從而達到校正電路PFC的目的。

當VT飽和導通時，相當於將L右端接地，這時將有較大電流iPFC流過L，但由於L的電感特性，iPFC只能逐漸增大，隨後VT截止關閉，電感L中的能量維持iPFC電流繼續流動，經D1對C1充電，並供給負載，使iPFC逐漸減小，受PFC控制電路的控制，PFC開關管不斷反覆開、閉，在負載兩端生成輸出電壓。

如果PFC開關管VT導通時間較長，L中電流較大，L中積蓄的能量較多，則當VT截止時L中維持的電流就較大。反之，若VT導通時間較短，則L中積蓄的能量就較少，當VT截止時L維持的電流也較小。可見控制VT開通時間的長短，即可控制電路中電流的大小，所以只要按照輸入電壓的規律來控制PFC開關管的開通與截止，就可以使輸入電流與輸入電壓很好的同頻同相，提高電路的輸入功率因數。

當VT開通時，L兩端的電壓極性為左正右負。此時D1正端為低，處於截止狀態，C2兩端的電壓不會經VT瀉放。而當VT截止時，L兩端電壓極性反轉，為左負右正，此時L兩端的感生電壓與整流橋Q的輸出電壓相串聯，通過D1對C1充電，結果C1兩端的電壓高於整流器輸出的電壓，因此此PFC電路還具有升壓功能。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。