限制及影响实际电源设备使用的因素解决方案

限制及影响实际电源设备使用的因素解决方案

　　由于在整个设计过程中，存在许多理想假设，例如：假设变换器的输出纹波很小;假设当通过较大输出电容时可被忽略，而大电容因其成本高，体积大，在实际中使用中并没有那么大;假设用输入电压有效值代替时变值，忽略其时变的影响等。另外由于PFC的固有属性，PFC动态环路总是用低带宽进行补偿，目的是不对频率2xfL的纹波产生响应，这里fL指交流电源线的频率。因此，当负载突变时，调整电路不能做出快速响应，从而引起输出电压波动过大。而稳定系统自身可以调节扰动，使其重新进入稳定运行状态;不稳定系统无法控制扰动，从而进入不稳定运行状态。结果出现上述的双周期现象。

　　变换器输出电容上的电压是由输入功率与输出功率的差所形成的，输入功率由乘法器的输出电流控制，而乘法器的输出电流又由前馈电流环及反馈电压环共同决定。电压前馈可用于补偿输入电压引起的增益变化，提高回路的稳定性和对交流电压瞬变的瞬间响应性。同时，应有尽可能高的穿越频率，以实现快速跟踪性能。应有足够的稳定裕量，使系统有强的鲁棒性。

　　为了解决这个问题，在芯片的外围设计中采用了增强动态响应功能。使用高纹波、低等效串联电阻(ESR)的电容，重新设计和调整电压环、电流环网络参数，反复试验，最后得出结论。即：仔细调节输出电压误差放大器的输出，使设计的电流环的瞬变跟踪特性变强，变换器在大电流和感性或阻性负载的情况下，皆具有更好的稳定输出电压的能力，消除了双周期现象的发生。功率因数与其他性能指标正常，未有不良结果产生，达到了预期的目的。

　　3 如何提高电磁兼容性

　　电磁兼容性是指在同一电磁环境中，设备能够不因为其他设备的影响正常工作，同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。正基于此，干扰造成的原因有内外2种，内部干扰主要是主电路开关过程对控制电路及外部电路造成的影响，外部干扰是电网的纹波和周围用电设备对Boost PFC造成的干扰。针对干扰产生的3要素即干扰源、耦合途径和敏感的接收设备，采用了以下措施：

　　(1)合理的布局和布线。干扰强度是随着导线和干扰源距离的平方而减小。所以，在电路元件的布局和布线上，尽量使交流输入和直流输出分开并远离。布线要严格分开，简化电流通路的途径，减少相互交叉干扰。

　　(2)主电路和控制电路本身抗干扰措施。在主电路方面，单相整流桥输入和输出端都应接高频电容，以阻断电网的高频干扰。控制电路芯片的参考基准电压要稳定，也应接一个高频去耦电容到地。

　　此外，振荡器定时电容到地的引线要尽可能短。开关管的驱动输入端到控制芯片的输出连线要尽可能短，以减小外界的杂散干扰。尽可能减小IGBT和FRD二极管连线的阻抗，即减小长度，增加宽度。还有，IGBT与平滑电容之间的配线距离尽可能短。整个系统的强电部分要遵循进出有序的原则，不能来回走线。 Boost PFC控制器的输出电容也要并联一个小的高压电容，滤除高频杂波。还有要减少芯片供电电源的干扰，例如可在电源输出端接一高频去耦电容到地，这样就可以提高供电电源的品质。降低外界干扰和内部的相互影响，提高系统的电磁兼容性设计水平。

　　使用L4981B的这种平均电流的升压型模式制作的功率因数校正电路，输入电流连续。并且在BoostPFC开关瞬间输入电流小，这本身就易于电磁干扰滤波。

　　原则1：减少PFC电路自身产生的干扰控制开关管的开关速度(dv/dt);减小高di/dt通路的寄生电感，避免电路中产生不必要的谐振;降低开关频率。

　　原则2：尽量阻止干扰传递到外界减少高dv/dt节点(例如：IGBT的集电极)与外界的电容耦合;减小高di/dt通路形成的回路面积，避免天线效应;增加电源输入端的滤波。

　　散热片的接法：散热片尽量与地断开，APFC的散热片应该和APFC电路的冷点之间有低阻抗的交流通路，该通路可以通过直接连接或者串联一个几nF的Y电容。Y电容的取值应考虑电路中dv/dt器件与散热片之间的寄生电容，如果电Y电容比寄生电容大n倍，通过散热片耦合到外界的共模干扰也将减小n倍。

　　APFC电感对电磁兼容的影响：在电感与开关管相连一端的导线，应尽量靠近PFC电路的地方，串联1个磁环;尽量使用环形的电感材料以减少漏磁。

　　控制芯片L4981B所特有的频率抖动的调制方式，得原本单一的开关信号频率在某个范围抖动，形成连续的频谱，最终降低频谱峰值，减小电磁干扰。

　　开关频率抖动控制方法通过调整抖动开关频率，把集中在开关频率及其谐波上的能量分散到它们周围的变频带上(见图3)，由此降低各个频点上