利用单片机实现有源功率因数校正(04-100)

　　随着现代家用电器开始采用变速感应电机、无刷直流电机和开关磁阻电机，有源功率因素校正(APFC)电路变得非常重要。这些电机工作时需要使用大容量直流电源供电的多相逆变器。尽管利用简单的二极管整流桥和电容就可以产生小型电机所需要的直流电压，但这种方法用于较大的电机时会在电源线上产生大电流谐波。多数新电器都需要利用APFC电路来满足IEC 61000-3-2对电流谐波的要求。此类APFC电路还使得功率因数可接近于1，从而大大降低从交流电源线上吸取的电流有效值(RMS)。

　　利用单片机作为APFC控制器使设计人员可获得出色的功率因数性能与较低的电流谐波失真。此外，单片机还提供了生产的可行性和设计的灵活性，同时还使产品具有高级智能特性。

　　单片机方法的优点

　　采用单片机实现APFC电路要比采用独立的专用芯片解决方案复杂一些。设计人员必须编写单片机程序来初始化单片机外设并实现控制算法。最明显的影响就是开发时间变长，因此也意味着开发成本更高。然而，基于单片机的解决方案确实具有一些突出的优点。

　　制造灵活性

　　第一个显著的优点是制造灵活性。单片机允许一个设计用于多种产品。在生产线的最后环节，产品硬件组装完成后，可将各产品的软件代码烧入到单片机中。

　　监控复杂情况

　　单片机还能够监控复杂情况，并实现高级安全功能，而这在纯模拟解决方案中是很难实现的。例如，如果设计中有温度传感器，那么就可以通过温度函数实现可编程电流或功率限制。

　　数字通信

　　尽管目前的大多数电器并不需要通讯能力，但未来的电器可能需要APFC电路具备与其它系统通讯的能力。使用单片机可方便地提供这一功能。

　　APFC电路

　　APFC电路在输出端有一组电容器。这组电容器作为电量存储器提供负载所需要的瞬时电流。此电路的电源来自交流电源线，从而保证存储电容器以恒定的平均电压充电。APFC控制器对从交流电源线输入的电流进行整形，从而保持功率因数最大，并使谐波成分尽可能小。对于设计正确的电路，APFC电路对于交流电源来说就像一个理想电阻。

　　图1中升压转换器电路可产生直流输出电压VOUT，VOUT通常在360至400 VDC。在该应用中，升压转换器的输入是交流电压经过二极管整流桥BR1整流后的输出。通常采用的通用单相APFC电路可接受88至230 VAC的输入电压范围。