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)
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