利用單片機實現有源功率因數校正(04-100)

　　隨著現代家用電器開始采用變速感應電機、無刷直流電機和開關磁阻電機，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生大電流諧波。多數新電器都需要利用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控制器使設計人員可獲得出色的功率因數性能與較低的電流諧波失真。此外，單片機還提供了生產的可行性和設計的靈活性，同時還使產品具有高級智能特性。

　　單片機方法的優點

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

　　制造靈活性

　　第一個顯著的優點是制造靈活性。單片機允許一個設計用于多種產品。在生產線的最后環節，產品硬件組裝完成后，可將各產品的軟件代碼燒入到單片機中。

　　監控復雜情況

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

　　數字通信

　　盡管目前的大多數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，從而保持功率因數最大，并使諧波成分盡可能小。對于設計正確的電路，APFC電路對于交流電源來說就像一個理想電阻。

　　圖1中升壓轉換器電路可產生直流輸出電壓VOUT，VOUT通常在360至400 VDC。在該應用中，升壓轉換器的輸入是交流電壓經過二極管整流橋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。