基于TMS320F28027的数字交错式PFC控制
杨帆;杨景常
【摘 要】This paper presents a new interleaved power factor correction system based on DSP chip TMS320F28027 and the average current dual-loop control PFC algorithm. System debugging results show that compared with the traditional PFC control with analog circuit , the system has faster dynamic response and greater ability of power supply disturbances capability. The system can effectively reduce the input voltage and current ripple , and decrease the stress of power electronics , simplify the design of the PFC converter and improve the stability of the interleaved power factor correction system.%基于DSP芯片TMS320F28027和平均电流双环控制PFC算法,设计一种新型交错式功率因数校正系统.系统调试结果表明,相对于传统的模拟电路构成的PFC控制电路,该系统具有动态响应速度快、抗电源扰动能力强等特点,能有效降低输入电压和电流的纹波,减少电力电子的应力,简化了PFC变换器的设计,提高了功率因素校正系统的稳定性. 【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(031)005
【总页数】5页(P25-28,68)
【关键词】交错式;Boost-PFC:TMS320F28027
超市手推车广告【作 者】杨帆;杨景常
【作者单位】西华大学电气信息学院,四川成都610039;西华大学电气信息学院,四川成都610039
【正文语种】中 文
【中图分类】TM932
功率因数校正技术[1-2](power factor correction，简称PFC)是指使网测电流不含谐波、使输入电流波形成为与输入电压波形同相位的完美复制的技术。在理想情况下，功率因数校正技术可以使电器设备的负载特性表现为纯电阻特性，使其从电网吸收的电流仅为有功电流，这不仅将使损耗和成本降至最小，而且也减小了对其他设备的干扰。交错并联Boost-P
FC电路[3-5]还能降低成本、减小辐射和传导的EMI。
基于交错式PFC控制原理，本系统采用TI公司的DSP系列芯片TMS320F28027[6-7]作为控制芯片进行数字化控制。相对于采用专用模拟IC芯片的PFC控制，本系统有以下优点：1)能够用软件实现复杂的控制算法，代替复杂的模拟电路设计，大大减少复杂模拟电路的调试工作；2)通过修改软件程序可实现不同控制方法，而无需更改硬件电路，使整个控制更加灵活；3)可降低体积、重量和功耗，同时也降低了成本；4)具有较高可靠性，易于维修和检测；5)对噪声和干扰有较强的抗干扰能力。
1 系统硬件设计
整个系统的硬件设计如图1所示， 主要由以下几部分组成：中心DSP系统、EMI滤波器、并联Boost电路和MOSFET驱动电路等。
图1 系统硬件结构框图
交错并联Boost电路，如图2所示。此电路是由2个独立的Boost电路组成，这样可以减少单个电路中电力元器件的损耗和承受能力。2支路上的电感受输入PWM波影响，产生的电流
纹波波形相互抵消，使得电路的总输入电流纹波减小，如图3所示。2支路流经输出二极管电流叠加后电流文波幅度减小到原来一半，如图4所示。
锁架
图2 并联Boost电路
图3 输入电流纹波减小示意图
图4 流经二极管电流纹波减小示意图
2 系统主要技术参数设计
为了使本系统功率因素校正电路实现高效率、低功耗的目标，结合国内外研究现状[5-6]，得出本系统硬件电路设计必须达到的主要性能指标，如表1所示。
表1 电路性能指标序号名称性能指标 1输入电压(Vin)/V(AC)85-2652输入频率(f)/Hz47-633效率(η)/%≥904功率因数(PF)≥0.95输出电压(Vout)/V(DC)300-4006开关频率(fs)/kHz200
3.1 升压电感参数设计
输入纹波电流ΔIin和单个独立电感的纹波电流ΔIL1之比K(D)，在两相交互式PFC中是占空比D的函数[7]，同时由于电感纹波可以抵消，所以允许单个电感上有较大的纹波。升压电感的选择基于最大允许的纹波电流。在全周期输入时，最大纹波出现在底线电压峰值处。根据公式(1)(2)(3)(4)，可以计算出满载时所需电感。
(1)
(2)
(3)
(4)
考虑在轻载时选择可能的最大电感
Lmax= 350 μH
以平均值作为最后的选择
Lavg==245 μΗ
(5)
选择的升压电感见图2中L1、L2，电感量每个为250 μH。由于器件能够承受的电流为11.1 A，所以订做时留到20 A的裕量。同时因为要工作在高频环境下，所以升压电感采用铁氧体磁芯。
2.2 输出电容参数设计
输出大电容的选择是基于滤除工频纹波的需要的。
(6)
mp3复读机对于该电容，输出处峰峰值的电压纹波Vripple为
隔声工程(7)
根据计算所得，选择2个电感量为100 μF、耐压为450 V的电解电容并联,如图2中的C6，C7。
2.3 功率开关管与输出二极管的选择
功率开关管和输出二极管的选择依赖于其峰值电流、平均电流和所需要承受的电压，其峰值电流为
(8)
图像搜索开关管、输出二极管平均电流分别为：
香仁夏露(9)
(10)
开关管和二极管所要承受的最大电压为最高输出电压400 V。依据以上计算，本设计选择IPP50R520CP作为功率开关管，如图2中的Q1、Q2,选择两管封装CSD02060G作为输出二极管，见图2中的D2,D9。
