為了減少對(duì)交流電網(wǎng)的諧波污染,，已經(jīng)推出了一些限制電流諧波的標(biāo)準(zhǔn)，如IEC1000-3-2 ClassD標(biāo)準(zhǔn),，要求必須采取措施降低輸入電網(wǎng)的電流諧波含量,，提高功率因數(shù),。 

傳統(tǒng)的二極管和電容對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整流濾波時(shí)，只在輸入交流電壓的峰值部分才有輸入電流,，導(dǎo)致產(chǎn)生了很大的電流諧波含量,，嚴(yán)重干擾了電網(wǎng)，遠(yuǎn)不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,。為了使輸入電流諧波滿足要求,，必須加功率因數(shù)校正（PFC）,。比較成熟且應(yīng)用廣泛的是兩級(jí)方案,，它們有各自的功率器件和控制電路。PFC級(jí)使線電流跟隨線電壓,，使線電流正弦化,，很容易達(dá)到高功率因數(shù)，減少諧波含量,。尤其是近年來(lái),，隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，大量電力電子裝置的應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波干擾,，帶來(lái)嚴(yán)重的危害,。所以各國(guó)都提出相應(yīng)的EMC（電磁兼容）標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格規(guī)定接入電網(wǎng)的設(shè)備的諧波干擾的允許水平,。我國(guó)推行的3C認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),，要求所有電氣產(chǎn)品都必須通過(guò)該認(rèn)證才可以出售，其中該標(biāo)準(zhǔn)很重要的部分就是EMC標(biāo)準(zhǔn),。

1    電源參數(shù) 

大量接入電網(wǎng)的用電設(shè)備都是通過(guò)把市電整流成直流后供給負(fù)載的,，而傳統(tǒng)常用的是電壓型不控整流，也就是二極管橋式整流接大電容平波的方法,。這種整流電路是一種非線性器件和儲(chǔ)能元件的組合,，雖然輸入交流電壓是正弦的，但是二極管導(dǎo)通角非常小,，輸入電流畸變嚴(yán)重,，呈脈沖狀，如圖1所示,。

圖1    不控整流輸入電流,、電壓波形 

PFC技術(shù)就是通過(guò)在不控整流電路中加入DC/DC開關(guān)變換器，應(yīng)用電流反饋技術(shù),，使輸入端電流波形能跟蹤交流輸入電壓波形,，從而使輸入端電流接近正弦。本文討論典型的Boost型PFC電路設(shè)計(jì)中的電磁兼容問題,。 

該P(yáng)FC電路的技術(shù)參數(shù)為： 

輸入    交流150～270V,，50～60Hz,；

輸出    直流380～400V，紋波<5％,； 

功率    600W,； 

開關(guān)頻率    100kHz； 

校正后功率因數(shù)    >0.99,。 

電路基本原理圖如圖2所示,。

圖2    基于UC3854的功率因數(shù)校正器原理圖

2    基于UC3854的PFC工作原理 

設(shè)計(jì)是工作于電感電流連續(xù)模式（CCM）下的Boost電路，采用的是Unitrode公司的專用PFC芯片UC3854,。該芯片的核心是一個(gè)模擬乘法器,，其輸出電流Imo的幅值由電壓環(huán)輸出決定，而波形由輸入電壓的采樣Iac決定,，在電路穩(wěn)定時(shí),，有ImoRmo正比于IIRs。因?yàn)镮mo是與輸入電壓同相的正弦波,，所以Ii也是正弦波,，這樣也就實(shí)現(xiàn)了PFC。 

主電路基本參數(shù)為：輸入Boost電感L=1mH,，C=470μF,，最大輸入電流有效值為4A，開關(guān)管為IRF460,，二極管為快恢復(fù)二極管RHRP1560,。

3    Boost型PFC的電磁兼容問題

3.1    電磁干擾源[1] 

本電路的主要電磁干擾源有多種，最主要的是開關(guān)功率器件和變流電路在開關(guān)過(guò)程中引起的電磁噪聲,。電力電子裝置無(wú)論是主電路的功率半導(dǎo)體器件,，還是控制電路的高速集成電路，在器件開關(guān)過(guò)程中,，都存在著很高的di/dt,，它們通過(guò)線路或元器件的引線電感引起瞬態(tài)電磁噪聲，頻率可高達(dá)幾十kHz甚至幾百kHz,，是不可忽視的噪聲源,。下面對(duì)干擾源一一分析。 

IRF460為功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET),，屬于多子器件,，不存在反向恢復(fù)問題，但是他的開關(guān)速度很高,，開關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的di/dt（dv/dt）可達(dá)很高的數(shù)值,，作用在電路中的寄生電感（電容）上，會(huì)產(chǎn)生很高的瞬態(tài)電壓,、電流和引起振蕩,。如設(shè)開關(guān)時(shí)間為10ns,，引線電感為500nH，開關(guān)過(guò)程中最大的電流可以達(dá)到6A,，則引線上產(chǎn)生的電壓為 500×10－9× =300V 

如此大的脈沖電壓（電流）會(huì)造成嚴(yán)重的電磁干擾,。 二極管開關(guān)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生噪聲。二極管開通時(shí)電流迅速增大,，但是其管壓降不是立即下降,，而是出現(xiàn)一個(gè)快速的上沖，則導(dǎo)致一個(gè)寬帶的電磁噪聲,。而在關(guān)斷時(shí),，由于PN結(jié)長(zhǎng)基區(qū)中大量過(guò)剩少數(shù)載流子需要復(fù)合，從而產(chǎn)生很大的反向恢復(fù)電流,，此電流與關(guān)斷電流和關(guān)斷速度成正比,。在高速,、大電流情況下,，該反向電流會(huì)相當(dāng)大，而且在開通時(shí)疊加在開關(guān)電流上,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)把開關(guān)器件燒毀,。所以必須選用有快恢復(fù)特性的二極管，盡量減少反向恢復(fù)電流,。

3.2    電磁干擾的耦合途徑[1] 

高頻開關(guān)電源造成的電磁噪聲耦合到被干擾對(duì)象有兩種方式：傳導(dǎo)方式和輻射方式,。根據(jù)電磁噪聲耦合特點(diǎn)，傳導(dǎo)耦合可分為直接傳導(dǎo)耦合,、公共阻抗耦合和轉(zhuǎn)移阻抗耦合三種,。本電路中，直接傳導(dǎo)耦合,、公共阻抗耦合和輻射耦合是應(yīng)該重點(diǎn)考慮的,。 

直接傳導(dǎo)耦合是指噪聲通過(guò)導(dǎo)線或寄生元件等直接耦合到被干擾對(duì)象，如Ldi/dt可以通過(guò)導(dǎo)線耦合,。所以,，在實(shí)驗(yàn)電路中，應(yīng)該盡量縮短導(dǎo)線的長(zhǎng)度,。當(dāng)然,，最佳的方法是應(yīng)用零電流開關(guān)（ZCS）軟開關(guān)技術(shù)。

公共阻抗傳導(dǎo)耦合是噪聲通過(guò)設(shè)備的公共接地線以及接地網(wǎng)絡(luò)中的公共阻抗產(chǎn)生公共地阻抗耦合,。如果地線安排不當(dāng),，地線會(huì)受到很大的干擾，通?？梢詸z測(cè)到幅值高達(dá)幾V的毛刺,，電路也就不能正常工作了,。所以，應(yīng)該合理安排接地,，盡量把地線安排較短,，而且功率地和信號(hào)地分開。經(jīng)過(guò)這樣處理之后,，地線上的毛刺將明顯得到抑制,。 

輻射耦合是指電磁噪聲的能量，以電磁場(chǎng)能量的形式,，通過(guò)空間輻射傳播,，耦合到被干擾的設(shè)備（電路）。在本電路里,，開關(guān)和二極管是最大的電磁噪聲源,，電磁噪聲會(huì)輻射到電路的其他部分。被干擾電路接受電磁噪聲的能量與該電路回路的面積成正比,，所以,，必須在安排電路器件時(shí)盡可能地縮小電路回路的面積。

4    實(shí)驗(yàn)結(jié)果 

本實(shí)驗(yàn)的電路是基于UC3854的Boost型功率因數(shù)校正器,，工作模式為電流連續(xù)模式,，輸出為380～400V直流電壓，輸出功率為600W,。 

在實(shí)驗(yàn)中,，要合理安排元器件布局和地線，盡量縮短引線長(zhǎng)度和減小主電路回路的面積,，主電路和控制電路分開安排,。這樣，電磁兼容問題可以得到很大的改善,。從圖3,、圖4實(shí)驗(yàn)波形看，基本實(shí)現(xiàn)PFC功能,，而且波形所受干擾比較小,。

 圖3    開關(guān)驅(qū)動(dòng)波形

圖4    輸入電流、電壓（衰減10倍）波形

5    結(jié)語(yǔ) 

本文通過(guò)分析Boost型PFC電路的電磁兼容問題,，如干擾源,、耦合途徑等，提出在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中解決的方法,，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,。