基于L4891B設(shè)計(jì)的APFC電路設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2010-11-19
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3 如何提高電磁兼容性
電磁兼容性是指在同一電磁環(huán)境中，設(shè)備能夠不因?yàn)槠渌O(shè)備的影響正常工作，同時(shí)也不對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生影響工作的干擾。正基于此，干擾造成的原因有內(nèi)外2種，內(nèi)部干擾主要是主電路開(kāi)關(guān)過(guò)程對(duì)控制電路及外部電路造成的影響，外部干擾是電網(wǎng)的紋波和周?chē)秒娫O(shè)備對(duì)Boost PFC造成的干擾。針對(duì)干擾產(chǎn)生的3要素即干擾源、耦合途徑和敏感的接收設(shè)備，采用了以下措施：
(1)合理的布局和布線(xiàn)。干擾強(qiáng)度是隨著導(dǎo)線(xiàn)和干擾源距離的平方而減小。所以，在電路元件的布局和布線(xiàn)上，盡量使交流輸入和直流輸出分開(kāi)并遠(yuǎn)離。布線(xiàn)要嚴(yán)格分開(kāi)，簡(jiǎn)化電流通路的途徑，減少相互交叉干擾。
(2)主電路和控制電路本身抗干擾措施。在主電路方面，單相整流橋輸入和輸出端都應(yīng)接高頻電容，以阻斷電網(wǎng)的高頻干擾。控制電路芯片的參考基準(zhǔn)電壓要穩(wěn)定，也應(yīng)接一個(gè)高頻去耦電容到地。
此外，振蕩器定時(shí)電容到地的引線(xiàn)要盡可能短。開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)輸入端到控制芯片的輸出連線(xiàn)要盡可能短，以減小外界的雜散干擾。盡可能減小IGBT和FRD二極管連線(xiàn)的阻抗，即減小長(zhǎng)度，增加寬度。還有，IGBT與平滑電容之間的配線(xiàn)距離盡可能短。整個(gè)系統(tǒng)的強(qiáng)電部分要遵循進(jìn)出有序的原則，不能來(lái)回走線(xiàn)。 Boost PFC控制器的輸出電容也要并聯(lián)一個(gè)小的高壓電容，濾除高頻雜波。還有要減少芯片供電電源的干擾，例如可在電源輸出端接一高頻去耦電容到地，這樣就可以提高供電電源的品質(zhì)。降低外界干擾和內(nèi)部的相互影響，提高系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)水平。
使用L4981B的這種平均電流的升壓型模式制作的功率因數(shù)校正電路，輸入電流連續(xù)。并且在BoostPFC開(kāi)關(guān)瞬間輸入電流小，這本身就易于電磁干擾濾波。
原則1：減少PFC電路自身產(chǎn)生的干擾控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速度(dv／dt)；減小高di／dt通路的寄生電感，避免電路中產(chǎn)生不必要的諧振；降低開(kāi)關(guān)頻率。
原則2：盡量阻止干擾傳遞到外界減少高dv／dt節(jié)點(diǎn)(例如：IGBT的集電極)與外界的電容耦合；減小高di／dt通路形成的回路面積，避免天線(xiàn)效應(yīng)；增加電源輸入端的濾波。
散熱片的接法：散熱片盡量與地?cái)嚅_(kāi)，APFC的散熱片應(yīng)該和APFC電路的冷點(diǎn)之間有低阻抗的交流通路，該通路可以通過(guò)直接連接或者串聯(lián)一個(gè)幾nF的Y電容。Y電容的取值應(yīng)考慮電路中dv／dt器件與散熱片之間的寄生電容，如果電Y電容比寄生電容大n倍，通過(guò)散熱片耦合到外界的共模干擾也將減小n倍。
APFC電感對(duì)電磁兼容的影響：在電感與開(kāi)關(guān)管相連一端的導(dǎo)線(xiàn)，應(yīng)盡量靠近PFC電路的地方，串聯(lián)1個(gè)磁環(huán)；盡量使用環(huán)形的電感材料以減少漏磁。
控制芯片L4981B所特有的頻率抖動(dòng)的調(diào)制方式，使得原本單一的開(kāi)關(guān)信號(hào)頻率在某個(gè)范圍抖動(dòng)，形成連續(xù)的頻譜，最終降低頻譜峰值，減小電磁干擾。
開(kāi)關(guān)頻率抖動(dòng)控制方法通過(guò)調(diào)整抖動(dòng)開(kāi)關(guān)頻率，把集中在開(kāi)關(guān)頻率及其諧波上的能量分散到它們周?chē)淖冾l帶上(見(jiàn)圖3)，由此降低各個(gè)頻點(diǎn)上的電磁干擾幅值，以達(dá)到低于電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。
這種方法雖然不能使總的干擾能量降低，但它把干擾能量分散到較寬的頻帶，從而使Boost PFC更容易達(dá)到低于電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。
從實(shí)際意義上講，干擾能量被分散在一定頻帶帶寬內(nèi)，與能量集中的點(diǎn)頻脈沖干擾相比，電磁干擾對(duì)環(huán)境的危害有所降低。頻率抖動(dòng)控制在改變頻率的同時(shí)，不會(huì)對(duì)占空比產(chǎn)生影響，也就不會(huì)影響輸出電壓。
試驗(yàn)表明，頻率抖動(dòng)控制通過(guò)把集中在開(kāi)關(guān)頻率及其倍數(shù)頻率點(diǎn)上的干擾能量分散到其附近的頻帶上，使得最大干擾幅值及其他諧波點(diǎn)幅值都得到明顯降低；同時(shí)該控制方法保持輸出電壓不變，對(duì)輸出電壓的電磁干擾也同樣起到了抑制作用。
評(píng)論