在電力網的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分轉換為有功功率，從而提高電能輸送的效率。提高功率因數必須從相位校正技術和諧波消除技術兩個方面考慮，無功分量基本上為高次諧波，諧波電流在輸電線路阻抗上的壓降會使電網電壓發生畸變，影響供電系統的供電質量，諧波會新增電網電路的損耗。解決用電設備諧波污染的重要途徑有兩種：

一是增設電網補償設備（有源濾波器和無源濾波器）以補償電力電子設備、裝置出現的諧波；二是改進電力電子裝置本身，使之不出現或出現很小的諧波，如采用功率因數校正技術。兩者相比較前者是消極的方法，即在裝置出現諧波后，進行集中補償；后者是積極的方法，也是諧波抑制的重要方法。減小諧波污染、提高功率因數，關于提高電網電質量和用電效率、緩解我國的能源短缺問題等都具有重要的現實意義。本系統基于MSp430的高功率因數電源對功率因數校正進行了一定的研究，MSp430是低功耗單片機，將低功耗單片機與功率因數校正相結合具有深層次的研發意義。

1系統總體方法設計及實現方框圖

系統重要包括整流、功率因數校正、Boost升壓等幾個部分。電源變壓器將較高的市電電壓降低到符合整流電路所要的交流電壓，經整流電路后得到直流電。將得到的直流電送入Boost升壓電路進行升壓，Boost電路的輸出電壓極性與輸入電壓極性相同，但總高于輸入電壓，輸入電流持續、輸出電壓與負載電流無關，輸出阻抗非常低，通過控制開關管通斷的占空比來控制輸出電壓。pFC控制部分采用有源pFC（也稱主動式pFC）功率因數校正可以實現高輸入功率因數和低輸入電流諧波含量，并且開關管的電壓應力和電流應力都比較小。電壓適應范圍寬，功率因數高。本系統采用兩級pFC技術，即在整流濾波和DC/DC功率級之間加入有源pFC電路為前置級，用于調高功率因數和實現DC/DC級輸入的預穩，該技術一般用于大功率輸出場合。

MSp430作為控制和運算核心，它具有處理能力強，運行速度快、資源豐富、開發方便等優點。MSp430系列單片機是16位超低功耗的混合信號處理器，把許多模擬電路、數字電路和微處理器集成在一個芯片上，以供應單片解決方法。

MSp430系列單片機的電源電壓采用1.8~3.6V低電壓，RAM數據保持方式下耗電僅0.1A,活動模式耗電250A/MIpS（MIpS:每秒百萬條指令數），I/O輸入端口的漏電流最大僅50nA,遠低于其他系列單片機（一般為1~10A），MSp430系列單片機堪稱目前世界上功耗最低的單片機，其應用系統可以做到用一枚電池使用10年。系統整體設計如圖1所示。

圖1系統實現方框圖

2重要功能電路設計

2.1隔離變壓器部分

本系統中要做好隔離變壓器本身接地的回路，變壓器會出現漏磁及電磁干擾，假如沒有配置好接地線路，即使做再多的隔離效果也是有限的。把隔離變壓器用在交流電源輸入端時，若電網3次諧波和干擾信號比較嚴重，可以去掉3次諧波和減少干擾信號，采用隔離變壓器可以出現新的中性線，防止由于電網中性線不良造成設備運行不正常，非線性負載引起的電流波形畸變可被隔離而不污染電網。

2.2功率因數校正控制電路及數字設定電路的設計

本系統選用CCM模式pFC控制器UCC28019實現最終的功率因數校正，CCM的輸入電流畸變很小，動態響應快，不會有很高的峰值電流。該芯片通過雙閉環控制：電流內環和電壓外環。電流內環的用途是控制網側輸入電流的波形和相位；電壓外環的用途是控制輸入電流的幅度，以使輸出直流電壓在各種擾動下保持期望值。該控制系統具有許多系統級的保護功能，重要包括峰值電流限制、軟過流保護、開環檢測、輸入掉電保護、輸出欠壓過壓保護、軟啟動等功能。由芯片UCC28019工作原理知其輸出pWM波形占空比是根據電壓環路的反饋電壓輸入到Vsense腳與芯片內部+5V基準電壓進行比較，經差分放大后改變pWM斜率。系統穩按時Vsense腳的電壓為5V.電阻R7、R8分壓，通過控制D/A的輸出來控制UCC28019的Vsense腳電壓，進而控制最終的輸出，即數字設定輸出。D/A轉換器采用16位數模轉換器MAX541。

1）電感電流檢測電阻的選取

在電感電流超過最大值電流25%時，ISENSE腳電壓達到軟過流保護閥值的最小值，RSENSE將觸發軟過流保護。RSENSE應滿足如下條件：

其中VSOC（min）=0.66V。IL_pEAK（max）為最大峰值電流。

此外，為保護芯片免受沖擊電流的沖擊，在ISENSE腳處串聯一個阻值為的220Ω電阻（如圖2中的R1）。

2）輸入濾波電容的選取

在允許有20%的電感電流紋波IRIppLE和6%的高頻電壓紋波UIN_pIppLE的情況下，輸入濾波電容的最大值Cin由輸入電流紋波IRIppLE和輸入電壓紋波UIN_RIppLE（max）決定。輸入濾波電容的值可通過以下公式計算：

、

其中fsw=65K，IRIppLE=0.2，IRIppLE=IRIppLEIIN_pEAK（max），VIN_RIppLE=0.06,VIN_RECTIFED（max）=√2VIN（max），VIN_RIppLE（max）=VIN_RIppLEVIN_RECTIFED（max）

3）升壓電感的選取。

升壓電感的最小值根據最壞的情況（占空比D為0.5）計算得出：

系統主回路如圖2所示。

圖2主回路