電容C1、C2的工作原理及其相關(guān)設(shè)計(jì)

在交流輸入電壓過(guò)零處附近，由于電感電流很小，慢恢復(fù)二極管無(wú)法保持較長(zhǎng)時(shí)間的反向恢復(fù)特性。此時(shí)，PFC電路會(huì)處于自由諧振工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致慢恢復(fù)二極管陰陽(yáng)極兩端電壓不再保持與輸入電壓之間的穩(wěn)定電平，會(huì)出現(xiàn)如圖6中所示的高頻抖動(dòng)電壓。從理論上來(lái)說(shuō)，該高頻抖動(dòng)會(huì)帶來(lái)較大的共模干擾。解決方法可以在慢恢復(fù)二極管上并聯(lián)較大容量的電容，通過(guò)電容的充放電特性，消除該高頻抖動(dòng)。加電容后的電壓波形如圖7所示，由圖中波形可看到增加C1、C2后，有效消除了慢恢復(fù)二極管兩端電壓的高頻震蕩。

增加C1、C2后，電路的工作狀態(tài)分析如下（以交流由正半周至負(fù)半周過(guò)零點(diǎn)附近為例，具體工作時(shí)序請(qǐng)見(jiàn)圖8，具體波形請(qǐng)見(jiàn)圖9）：

狀態(tài)1：在過(guò)零附近，在Q2有驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前，各器件的狀態(tài)如下：Vds_Q1=Vds_Q2=VD2=0，Vc1=Vc2=VD4=0, VD1=VD3=Uo

狀態(tài)2：當(dāng)Q2開(kāi)始有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，Q2開(kāi)通，交流電壓給PFC電感L充電，電感電流iL線性上升，由于C1、C2被二極管鉗位，其電壓維持上一個(gè)狀態(tài)的電壓，各器件的狀態(tài)如下：

Vds_Q1=Vds_Q2=0，Vc1=Vc2=VD4= VD2，VD1=VD3=Uo-Vc2

狀態(tài)3：當(dāng)Q2關(guān)斷，PFC電感電流續(xù)流，給C1、C2充電，但由于此時(shí)PFC電感儲(chǔ)能有限，無(wú)法使電容電壓在續(xù)流期間快速上升至Uo，故C1、C2上電壓在Q2再次導(dǎo)通前只能線性上升至一定的電壓U1。

當(dāng)Q2再次開(kāi)通關(guān)斷，電路交替進(jìn)入狀態(tài)2和狀態(tài)3，直至電容C1、C2電壓上升至Uo，結(jié)束C1、C2在過(guò)零點(diǎn)附近的臺(tái)階式的電壓爬升狀態(tài)。在交流輸入由負(fù)半周至正半周變化的過(guò)零點(diǎn)附近，C1、C2也會(huì)經(jīng)歷類(lèi)似模式的臺(tái)階式放電過(guò)程。

圖6a. 交流電壓過(guò)零處波形

圖6b. 展開(kāi)波形

圖6：53.5V輸出輕載，未加電容波形：C1(黃色): Vds_Q1；C2(紅色):VD4；C3(藍(lán)色):VD1；C4(綠色):iL

圖7a. 交流電壓過(guò)零處波形

圖7b. 展開(kāi)波形

圖7：53.5V輸出輕載，加電容后波形：C1(黃色): Vds_Q1；C2(紅色):VD4；C3(藍(lán)色):VD1；C4(綠色):iL

圖8 交流輸入過(guò)零處電容充電工作狀態(tài)（從正半周到負(fù)半周）工作狀態(tài)2

圖8 交流輸入過(guò)零處電容充電工作狀態(tài)（從正半周到負(fù)半周）工作狀態(tài)3

C1(黃色): Vds_Q1; C2(紅色): VD4; C3(藍(lán)色):VD1；C4(綠色):iL

C1(黃色): Vds_Q2; C2(紅色): VD3; C3(藍(lán)色):VD2; C4(綠色):iL

C1(黃色): Vac; C2(紅色): Vc1; C3(藍(lán)色):VL; C4(綠色):iL

圖9 交流輸入過(guò)零處各器件的電壓電流波形（從正半周到負(fù)半周）