無橋PFC電路的EMI方案

圖5給出了傳統(tǒng)Boost PFC和無橋PFC抖動(dòng)電平點(diǎn)的比較示意圖，從圖中可以看出，傳統(tǒng)Boost PFC僅有A點(diǎn)是抖動(dòng)的，而無橋PFC的A、B、C和D點(diǎn)都是抖動(dòng)的，這將帶來嚴(yán)重的共模EMI問題，由此也產(chǎn)生了很多相關(guān)解決方案(專利)，比較常見的有電容箝位方案，二極管箝位方案及CPES提出的對(duì)稱結(jié)構(gòu)和平衡方式解決方案，本文僅對(duì)電容箝位方案進(jìn)行詳細(xì)分析，其他方案不在此項(xiàng)詳細(xì)分析。

傳統(tǒng)Boost PFC

無橋PFC

上兩圖，即圖5 傳統(tǒng)Boost PFC和無橋PFC抖動(dòng)電平點(diǎn)比較

通常情況下，模塊的原邊控制地都選擇為PFC電解電容負(fù)端；這樣，由于交流輸入電壓相對(duì)控制地存在高壓抖動(dòng)電平，無橋PFC的交流輸入電壓采樣和電流采樣都比傳統(tǒng)Boost PFC困難和復(fù)雜，需要特別處理。

下面分析基本無橋PFC母線電壓高頻抖動(dòng)情況，由于交流輸入正負(fù)半周工作情況是完全對(duì)稱的，因此我們這里只對(duì)正半周進(jìn)行分析，負(fù)半周的情況可以類推得到，為簡化分析，這里假定PFC電感感量一樣，即不考慮電感量的偏差。

在正半周，有兩種工作狀態(tài)，①Q(mào)1導(dǎo)通，電路可以簡化如圖6的“ON”狀態(tài)，② Q1關(guān)斷，D1導(dǎo)通對(duì)電容充電，電路可以簡化如圖6的“OFF”狀態(tài)。

圖6 正半周Q1導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)電路簡化

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圖7 Vll對(duì)參考地（母線負(fù)）的電壓波形

由上述分析，可以知道作為基本無橋PFC拓?fù)?，其面臨嚴(yán)重的共模EMI問題，同時(shí)由于母線（通常作為控制“地”）對(duì)輸入及PE（機(jī)殼）的高頻抖動(dòng)，對(duì)控制電路也會(huì)形成很強(qiáng)的共模干擾，因此，需要額外的措施才能在工程上應(yīng)用。針對(duì)上述問題，目前相關(guān)文獻(xiàn)提到了下面幾種主要的解決方案：

圖8 上述a、b、c、d四種的解決無橋PFC共模EMI問題的方案

方案a是使用整流二極管箝位的方案，其原理是在續(xù)流階段讓整流二極管通過大部分工頻電流導(dǎo)通，將母線電壓箝位到輸入電壓，類似于傳統(tǒng)的Boost電路。該電路的優(yōu)點(diǎn)是抖動(dòng)電平箝位徹底，完全獲得和傳統(tǒng)Boost相同的效果，同時(shí)在浪涌和雷擊時(shí)，對(duì)續(xù)流MOS管可以起到保護(hù)作用；但是采樣復(fù)雜（如果使用電阻采樣，需要同時(shí)采兩個(gè)MOS和箝位二極管電流進(jìn)行合成）

方案b是采用的電容箝位方案，其原理是通過電容箝位，將母線對(duì)輸入的抖動(dòng)幅值極大降低，同時(shí)基本消除高頻分量，達(dá)到和傳統(tǒng)Boost類似的EMI效果，該方案的優(yōu)點(diǎn)是簡單，箝位電容只流過高頻電流，無需額外散熱器，電流采樣相對(duì)簡單（如果使用電阻采樣，也要同時(shí)采兩個(gè)MOS合成即可）。

方案c、d是通過共模電流對(duì)消的方式，讓共模騷擾不流過LISN達(dá)到消除共模EMI的問題（其原理可以參考參考文獻(xiàn)《Common mode EMI noise suppression in bridgeless boost PFC converter》），但是對(duì)電感量和寄生參數(shù)一致性要求較高，在工程應(yīng)用中較難控制。

綜上所述，方案a、b是在工程應(yīng)用中比較切實(shí)可行的方案。