Dual Boost PFC电路的电磁干扰建模和仿真分析.docVIP

Dual Boost PFC电路的电磁干扰建模和仿真分析 张军达 王慧贞 （南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室，江苏 南京 210016） 摘要：本文分析了几种高效率的Dual Boost PFC共模噪声的产生和传播，由于Dual Boost PFC省略了整流桥,效率明显提高,但是由于输入母线直接与电感相连,导致很大的EMI。文中推导出了不同Dual Boost PFC拓扑的共模噪声等效电路模型,然后通过Saber仿真验证以上的模型和分析的结论。 关键词：共模噪声；无桥PFC；电磁干扰 EMI Modeling and Analysis of Dual Boost PFC Junda Zhang Huizhen Wang (Aro-Power Sci-tech Center,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing,210016) Abstract：This paper focuses on the generation and propagation of the CM noise of several high efficiency Dual Boost PFC(DBPFC),it shows higher efficiency compared with traditional Boost PFC,but it by nature bings higher EMI noise.Their equivalent circuits is deduced in this paper.Saber simulation is performed to validate the EMI model and analysis. Keywords：common mode(CM)；Dual Boost PFC;EMI 1 引言 相对于传统的Boost PFC拓扑,DBPFC由于省略了输入整流桥，效率可以提高约1%~2%，但是DBPFC拓扑电感位置的特殊性使得它的功率地与输入母线完全隔离，功率地电平相对于大地的剧烈变化引起的共模电流不仅造成了强大的电磁干扰，而且也给电路的稳定工作带来了影响。针对这种缺陷，Tyko公司提出了新的拓扑[1]，很好的解决了共模干扰的问题，但是由于加了两个续流二极管，效率明显降低。 由于DBPFC电路和传统Boost PFC电路的差模干扰几乎相同[2]，所以只要看共模电压就可以看出各个电路的EMI的严重程度。本文对各种DBPFC电路的共模等效模型进行了推导和分析，为了方便比较同时给出了传统PFC电路共模噪声[3]。 首先本文简单的介绍了各种不同Dual PFC拓扑的工作原理。接着详细的分析它们的共模噪声等效电路，在此基础上，对以上四种电路产生的共模干扰进行比较分析，通过saber仿真，最后给出了各种不同电路的共模干扰波形，和理论分析基本一致。 2 工作原理分析 2.１DBPFC的工作模式 图1为DBPFC拓扑结构，其工作状态按照输入电压的不同可以分成两个阶段。当输入处于VLVN的正半周时，L1，L2，S1和D1组成Boost电路，S1开通时电流流过电感L1，L2的电流增加（方向如图所示），电感储能。S1关断时电流流过D1向负载提供能量，流过电感L1，L2的电流减小。S2在该阶段内均流过反向电流处于续流状态，反向电流流过S2沟 图1 DBPFC拓扑结构 道还是它的体二极管要看S2是否有驱动信号。当输入电压处于VLVN的负半周时，L1，L2，S2和D2组成Boost电路，S1流过反向电流处于续流状态。随着输入电压处于不同时期，两阶段交替出现。 2.2 Totem-pole PFC的工作模式 图2（a）为Totem-pole PFC电路[4]，S1，S2分别工作在正负半周，D3是为了防止桥臂直通，虽然增加了损耗，但是大大的简化了控制电路，S1，S2可以同时驱动。电路的正负半周等效电路如图2（b）和图2（c）。 （a）拓扑结构 （b）正半周等效电路 （c）负半周等效电路 图2 Totem-pole PFC拓扑结构及正、负半周等效电路 2.3 2nd DBPFC的工作模式分析 以上两种DBPFC拓扑的输出功率地都通过PFC电感与输入线电压相连，与工频相比输出电压的振荡频率很大，不仅在MOSFET源极与大地间的分布电容上产生共模噪声，而且还在输出与大地间产生很大的共模噪声[5]，图3（a）[1]是Tyco 公司提出的第二代DBPFC很好的解决了这方面的问题。和2.1中DBPFC不同，这里的两个电感分别工作在半个周期，所以电感值是它的两倍。其工作模态分成