PFC电路的EMI分析.docVIP

无桥Boost PFC电路的EMI分析 刘永光 刘鸿鹏 王卫 哈尔滨工业大学 摘要：系统地介绍了目前出现的无桥Boost PFC主电路结构，对它们各自导通路径﹑EMI进行了对比分析。采用两种比较有代表性的无桥拓扑作为主电路结构，控制电路采用单周控制芯片IR1150，设计了试验样机， 并对两种PFC电路的EMI进行了测试分析。 关键词：功率因数校正（PFC） 无桥 EMI Analysis of EMI in Bridgeless Boost PFC Circuits Liu Yongguang Liu Hongpeng Wang Wei Abstract: In this paper, a systematic review of bridgeless Boost PFC main circuit topologies is presented. Performance comparison regarding the conduction paths and EMI between the conventional PFC boost rectifier and a representative member of the bridgeless PFC boost rectifier family is performed. Using two kinds of representative bridgeless PFC topologies as main circuit and IR1150 as control chip, two bridgeless PFC prototypes have been designed and the EMI of the two circuits has been tested. Keywords: power factor correction bridgeless EMI 1 引言 目前，功率因数校正一直在朝着效率高﹑结构简单﹑控制容易实现﹑减小EMI等方向发展，所以无桥Boost PFC电路[1]作为一种提高效率的有效方式越来越受到人们的关注。 无桥Boost PFC电路省略了传统Boost PFC电路的整流桥，在任一时刻都比传统Boost PFC电路少导通一个二极管，所以降低了导通损耗，效率得到很大提高，本文就常见的几种无桥Boost PFC电路[2]进行了对比分析，并且对两种比较有代表性的无桥电路进行了实验验证和EMI测试分析。 2 开关变换器电路的传导EMI分析 电磁干扰(EMI)可分为传导干扰和辐射干扰两种，当开关变换器电路的谐波电平在高频段(频率范围30 MHz以上)时，表现为辐射干扰，而当开关变换器电路的谐波电平在低频段(频率范围0.15～30 MHz),另一类是共模干扰电流。 以图1所示的Boost电路为例对开关变换器电路的EMI进行分析，该电路整流时产生的脉动电流给电路系统引入了大量的谐波，虽然在整流输出侧有一个电解电容C能滤除一些谐波，但是由于电解电容有较大的等效串联电感和等效串联电阻，所以电解电容不可能完全吸收这些谐波电流，有相当一部分谐波电流要与电解电容的等效串联电感和等效串联电阻相互作用，形成差模电流Idm返回交流电源侧，差模电流的传播路径如图1中带箭头的实线所示。开关管的高频通断产生很高的dv/dt，它与功率管和散热器之间的寄生电容Cp相互作用形成共模电流Icm，此共模电流通过散热器到达地，地线的共模电流又通过寄生电容Cg1和Cg2耦合到交流侧的相线和中线，从而形成共模电流回路，共模电流的传播路径如图1中带箭头的虚线所示。 图1 开关变换器的传导EMI传播路径 在主电路参数完全相同的情况下，各种常见无桥Boost PFC电路中形成的差模电流是相同的。而不同的是因开关管的位置以及二极管加入等原因造成的共模电流。所以本文主要分析的的是各种电路结构中共模干扰的情况，各点的寄生电容大小以各点到输入侧零线之间的电位变化大小和频率变化快慢来代替分析[3]。 3 常见无桥Boost PFC电路介绍 最基本的无桥PFC主电路结构如图2所示，由两个快恢复二极管（D1、D2）、两个开关管（S1、S2）电感（L1、L2）等组成。开关管S1和S2的驱动信号相同，两管同时导通和关断。对于工频交流输入的正负半周期而言，无桥Boost PFC电路可以等效为两个电源电压相反的Boost PFC电路的组合，一组为由电感L1和L2，开关管S1，D1及开关管S2的体二极管组成，它的导通模态如图3a所示；另一组为由电感L1和L2，开关管S2，D2及开关管S1的体二极管组成，它的导通模态如图3b所示。从图3可以看出它在任一时刻只有两个半导体器件导通，比传统带整流桥