基于L4981B的APFC电路设计性能优化
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电感器生产应功能。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电感器厂家的原则,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。降绕行电感器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/d电感传感器t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,使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的电磁干扰幅值,以达到低于电磁干扰标准规定的限值。
这种方法虽然不能使总的干扰能量降低,但它把干扰能量分散到较宽的频带,从而使Boost PFC更容易达到低于电磁干扰标准规定的限值。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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