高功率因数AC-DC恒流源的设计与实现

摘要

随着科学技术的不断进步，各种各样的用电设备不断涌入电网，电源是这些设备必不可少的部分，电源中整流滤波电路对电网造成谐波污染和功率因数低等问题，电能利用率不高，因此人们对用电设备电源的功率因数有了更高的关注，功率因数校正技术得到了不断的发展。目前无源功率因数校正技术和有源功率因数校正技术都有广泛的应用。论文在深入研究功率因数校正技术的结构、原理、特点的基础上，设计了一款结构简单、成本低廉、功率因数高的AC-DC恒流源，可应用于恒流驱动LED和对功率因数以及电流稳定度要求高的场所。
　　设计采用无输入滤波电容的单级式反激变换器结构，利用反激变换器工作在电流断续模式(I)CM)下功率因数自动校正的原理，完成高功率因数恒流源的设计。论文首先详细分析了单级功率因数校正的工作原理和基本特性，指出去掉输入滤波电容对整个电路造成的不利影响，其次详细描述设计的控制策略，即以ARM-STM32芯片为控制核心，对输入电压和输出电压进行AD采样，将采样数据送入ARM，结合目标电流，通过程序处理采样数据，产生相应的占空比脉冲，经过隔离驱动电路控制开关管的导通与关断，从而实现高功率因数和对输出电流智能控制，其次在Simulink环境下建立无输入电容反激变换器，对系统模型和控制策略进行仿真，仿真结果验证了控制的可行性及可靠性，然后根据设计要求，完成软件程序编写和硬件电路搭建，通过硬件调试完成高功率因数恒流源的设计，最后选用LED节能灯，作为高功率因数恒流源的负载，对电源进行恒流和功率因数测试，结果表明设计方案是正确可行的，电路能够有效的进行功率因数校正，减小高输入脉冲电压对输出电压纹波的影响，并实现恒流输出的功能，变换器的性能指标满足设计要求。

目录

声明

1 绪论

1.1课题研究背景及研究意义

1.2研究现状

1.3课题研究的主要工作

2 反激功率因数校正器的结构和工作原理

2.1反激功率因数校正器的电路结构

2.2反激变换器的工作原理

2.3反激变换器的不同模式工作过程及功率因数校正方法

2.4本章小结

3系统方案设计与验证

3.1系统组成及工作原理

3.2系统控制策略

3.3系统仿真及验证

3.4本章小结

4系统硬件设计与软件设计

4.1主电路硬件设计

4.2控制电路设计

4.3辅助电源电路设计

4.4软件程序设计

4.5本章小结

5样机测试与分析

5.1测试仪器及测试环境说明

5.2辅助电源输出电压波形测试及分析

5.3控制器输出与脉冲放大电路输出波形测试及分析

5.4隔离驱动开关波形与开关漏源极电压波形测试及分析

5.5恒流源输出电流稳定度及电流纹波分析

5.6不同LED负载下电源效率和功率因数分析

5.7电源输入电流与输入电压分析

5.8本章小结

6结论与展望

6.1论文结论

6.2论文展望

致谢

参考文献

附录