2。3 升降压模块设计

方案一：采用经典 boost 升压电路。如图 2-5 所示：

 经典 boost 升压电路

经典 boost 升压电路工作原理。选取大电感 L 接入电路中，保证其有充分的 容量，储存能量。选取大电容 C，可以存储大量能量，保证当它两端的外加电压 消失后，其输出电压保持恒定。当可控开关 T1 导通时，电源 U1 向电感 L 充电。 电流从电源正极出发。通过电感 L，经可控开关 T1，返回电源负极，电流基本 恒定为 I1 。与此由于上个周期电容 C 存储了大量能量，电容 C 向电阻 R 供电， 电压保持恒定不变为 U0。电流顺时针流动。假设可控开关 T1 导通时间为 Ton。 此阶段电感 L 上积蓄的能量为 U1I1Ton。当可控开关 T1 关断时。电源 U1 和电 感 L 组成串联电源，电流顺时针流动，经过 U1、L。同时向电容 C 充电并向电 阻 R 供电。假设可控开关 T1 导通时间为 Toff ，电感 L 共释放能量为（U0-U1） I1Toff。由于电感 L 释放的能量需与吸收的能量相等，即:

式中，T/Ton 大于 1，由此可以看出输出电压值高于电源电压值，电压经过 此电路后会升高。所以把此电路叫做升压斩波电路。

虽然电路简单，原理清晰，但是对电感、电容要求较高，很难控制。 方案二：采用集成电路芯片 LM25118 作为核心芯片，LM25118 的输入电压

范围是从 3V 到 42V，输出最大电流为 4A，输出电压范围从 1。23V 到 38V，典 型的控制拓扑结构就是升降压结构，可以实现升降压设计的。加上适当的外围元 件作为主电路。

方案选择：电源芯片 LM25118 功能强大，输入电压工作为 3V 至 42V，外

围电路简单，效率高。开关频率高，开关频率可编程至 500kHz。反馈参考精度 高，1。5 ％反馈参考精度。LM25118 是宽电压范围降-升压型开关稳压控制器。 LM25118 内含低端升压 MOSFET 驱动器，其最大电流可达到 4A,可以构建降压 或降压-升压开关稳压电源拓扑结构，具有较大的转换效率。

升降压模块电路原理图，如图 2-6 所示：

升降压模块电路图

2。4 功率因数测量模块设计

方案一：采用定义法测量功率因数。测量输入端的有功功率和视在功率后， 通过式 2-3 即可算出功率因数。

但是由于有功功率的直接测量要使用功率表，此方法较难实现。

方案二：基于 MSP430F169 单片机对功率因数的测量，使用电压互感器和电 流互感器对电压和电流信号进行采集，使用双 D 触发器将正弦波转换为高低电 平，通过方波的高电平到来时间得到相位差。

方案选择：采用方案二，对于电压和电流的采集，必须经过电压互感器和电 流互感器 。因为电网电压由许多发电机组发电而成，他们不一定完全同步。所 以电网电压并不是一个完全对称的正弦波。所以我们测量到的电信号中会含有一 定干扰信号，如谐波信号。这些谐波信号会影响过零点的测量精度，导致功率因 数的测量产生较大误差。利用交流电压互感器和电流互感器对电压和电流进行采 集，可以滤出这些干扰信号，使测量到的功率因数较为精确，而通过过零比较器 就知道了电压和电流的过零时间，也就知道了相位角，所以选择方案二