作者:李建林等

    李建林，刘兆燊，李淳，张仲超

    (浙江大学，浙江 杭州 310027）

    摘要：介绍了一种采用无源功率因数校正方法降低电源谐波含量的方案。实验结果表明，该方案成本低、性能好，容易达到各项emc标准，适合于中小功率电源。

    关键词：功率因数校正；电磁兼容；谐波抑制

    0 引言

    为了减少对交流电网的谐波污染，已经推出了一些限制电流谐波的标准，如iec1000-3-2 classd标准，要求必须采取措施降低输入电网的电流谐波含量，提高功率因数。

    传统的二极管和电容对输入信号进行整流滤波时，只在输入交流电压的峰值部分才有输入电流，导致产生了很大的电流谐波含量，严重干扰了电网，远不能达到标准要求。为了使输入电流谐波满足要求，必须加功率因数校正（pfc）。比较成熟且应用广泛的是两级方案，它们有各自的功率器件和控制电路。pfc级使线电流跟随线电压，使线电流正弦化，很容易达到高功率因数，减少谐波含量。尤其是近年来，随着电力电子技术的迅猛发展，大量电力电子装置的应用对电网产生严重的谐波干扰，带来严重的危害。所以各国都提出相应的emc（电磁兼容）标准，严格规定接入电网的设备的谐波干扰的允许水平。我国推行的3c认证标准，要求所有电气产品都必须通过该认证才可以出售，其中该标准很重要的部分就是emc标准。

    1 电源参数

    大量接入电网的用电设备都是通过把市电整流成直流后供给负载的，而传统常用的是电压型不控整流，也就是二极管桥式整流接大电容平波的方法。这种整流电路是一种非线性器件和储能元件的组合，虽然输入交流电压是正弦的，但是二极管导通角非常小，输入电流畸变严重，呈脉冲状，如图1所示。

    图1 不控整流输入电流、电压波形

    pfc技术就是通过在不控整流电路中加入dc/dc开关变换器，应用电流反馈技术，使输入端电流波形能跟踪交流输入电压波形，从而使输入端电流接近正弦。本文讨论典型的boost型pfc电路设计中的电磁兼容问题。

    该pfc电路的技术参数为：

    输入 交流150～270v，50～60hz；

    输出 直流380～400v，纹波<5％；

    功率 600w；

    开关频率 100khz；

    校正后功率因数 >0.99。

    电路基本原理图如图2所示。

    图2 基于uc3854的功率因数校正器原理图

    2 基于uc3854的pfc工作原理

    本设计是工作于电感电流连续模式（ccm）下的boost电路，采用的是unitrode公司的专用pfc芯片uc3854。该芯片的核心是一个模拟乘法器，其输出电流imo的幅值由电压环输出决定，而波形由输入电压的采样iac决定，在电路稳定时，有imormo正比于iirs。因为imo是与输入电压同相的正弦波，所以ii也是正弦波，这样也就实现了pfc。

    主电路基本参数为：输入boost电感l=1mh，c=470μf，最大输入电流有效值为4a，开关管为irf460，二极管为快恢复二极管rhrp1560。

    3 boost型pfc的电磁兼容问题

    3.1 电磁干扰源[1]

    本电路的主要电磁干扰源有多种，最主要的是开关功率器件和变流电路在开关过程中引起的电磁噪声。电力电子装置无论是主电路的功率半导体器件，还是控制电路的高速集成电路，在器件开关过程中，都存在着很高的di/dt，它们通过线路或元器件的引线电感引起瞬态电磁噪声，频率可高达几十khz甚至几百khz，是不可忽视的噪声源。下面对干扰源一一分析。

    irf460为功率场效应管(mosfet)，属于多子器件，不存在反向恢复问题，但是他的开关速度很高，开关过程中产生的di/dt（dv/dt）可达很高的数值，作用在电路中的寄生电感（电容）上，会产生很高的瞬态电压、电流和引起振荡。如设开关时间