3.2.2 被動式功率因數(shù)校正

　　目前消費類電子、電氣產(chǎn)品所采用的開關電源電路多是開關頻率比較低、電路結構簡單、成本較低的那種形式，其諧波電流發(fā)射超過限值的問題也較普遍。

　　在這種情況下，成本控制可能是主要的考慮。

　　采用低頻濾波電路可以降低諧波成份到標準限值以下，這種措施屬于被動式功率因數(shù)校正。這種方案適合于中小功率設備。

　　因為需要濾除的是工頻諧波，對功率較大的設備，濾波器的重量和成本可能會超過設備電源本身。

　　3.2.3 其它解決措施

　　對那些設備整體呈感性或容性的電子、電氣設備（如電動設備等），在正常工作時，其電流波形的峰值出現(xiàn)時間可能會滯后或超前電壓波形的峰值，造成產(chǎn)品的功率因素的下降。

　　對此類設備較常采用的方式是對應的容性或感性補償，使補償后的電流波形的峰值出現(xiàn)時間與電壓波形的峰值出現(xiàn)時間保持同步。

　　此類補償需注意，不要出現(xiàn)過補償，否則，效果適得其反。

　　此類補償方式多用于電力系統(tǒng)的功率因素補償，一般的電子、電氣設備上較少采用。

　　因為，一般的電子、電氣設備的諧波問題主要表現(xiàn)為波形畸變，而不僅是電流波形相位滯后、超前的問題，這種補償方式效果不明顯。

　　下面首先介紹兩種被動式功率因數(shù)校正電路，然后再介紹主動式功率因數(shù)校正電路。

　　對一般用電設備來說，這兩種被動式功率因數(shù)校正電路所增加的元件成本均比較低，體積也不大，一般是可以接受的。

　　采用主動式功率因數(shù)校正電路的比被動式成本略高，但校正效果會比被動式好的多。

　　對有些采用其它方案不能湊效的產(chǎn)品，主動式功率因數(shù)校正電路可能是最后唯一的選擇。

　　當然，有些產(chǎn)品為提高產(chǎn)品質(zhì)量和檔次，也會主動采用主動式功率因數(shù)校正電路。

　　3.3 利用電感儲能電流泵式解決方案

　　該方案適用于直接利用高壓整流方式來供電的產(chǎn)品。電路如圖7 所示。

　　這個電路僅僅由一個扼流圈L1、一個快速開關二極管D1 和一個耐沖擊電容C 組成。用這三只元件

　　構成一個電流泵電路，取代原來開關電源里的由二極管和RC 網(wǎng)絡組成的限幅緩沖電路。

　　扼流圈的電感L1 大概是開關變壓器的主電感L 的4 倍。

　　耦合電容C 應該能夠耐高壓和沖擊，它的容量是10 到30nF。

　　對應開關電源的功率從75W 到300W 的范圍。

　　C1 電容應該大到足夠滿足最大的諧波電流限值，二極管選用快恢復特性功率二極管。

　　此電路結合主動功率因數(shù)校正的原理，利用電感儲能延長整流導通的時間，從而有效減少了輸入的諧波電流幅度。

　　應用此電路時，應注意調(diào)整開關變壓器和開關晶體管的參數(shù)，否則易損壞開關晶體管。

　　此電路宜應用在電源開關頻率較高，開關晶體管導通電流大，內(nèi)阻很小的電源電路中。

　　圖7：電流泵式被動功率因數(shù)校正電路

　　3.4 低頻諧波電流抑制濾波解決方案

　　電路如圖8 所示。該方案適用于直接利用高壓整流方式來供電的產(chǎn)品。

　　這個電路僅僅由一個低頻扼流圈組成，插入整流橋和濾波電容之間。

　　其工作原理非常簡單，低頻扼流圈的電感和整流電容以及低頻扼流圈的分布電容共同組成一個低頻諧波電流濾波器。

　　圖8：低頻濾波器被動功率因數(shù)校正電路

　　電路參數(shù)要設計成對50Hz 的基波成份衰減很小，對三次以上諧波成份衰減很大，尤其是第三次諧波（150Hz）的衰減最大。

　　低頻諧波電流抑制濾波器在電源整流之后或者之前的某些點插入電流回路，就可以起到抑制諧波電流的目的。

　　可以解決300W 以下產(chǎn)品的諧波電流問題，并且不需要電路其它參數(shù)作任何改變，也不會降低原電源電路的其它性能。

　　其缺點是體積較大，重量約100-200 克。

　　3.5 主動PFC 解決方案

　　該方案是在主電源上串聯(lián)另一個電源變換器，它強迫電源緊密跟隨正弦型線電壓獲取電流。

　　圖9 為其原理示意圖。

　　該方案適用于直接利用高壓整流方式來供電的產(chǎn)品。

　　圖9：主動式PFC原理示意圖

　　工頻交流經(jīng)過整流器整流后變成波動的直流，該波動直流提供給PFC 轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換。

　　對一般普通的開關電源來說，由于PFC 控制電路相當于在原開關電源的整流和濾波回路之間增加了一級開關回路。

　　一方面增加了電路的復雜程度，可能需要對原系統(tǒng)的電源部分重新設計和排版；

　　另一方面，由于相當于增加了一級開關轉(zhuǎn)換電路，電源產(chǎn)生的射頻騷擾必然有所增加甚至超標，這時可能需要采取一些措施使其重新符合相關標準的要求。

　　3.6 諧波問題的其它對策

　　以上三種諧波電流問題解決方案主要適用于直接利用高壓整流方式來供電的產(chǎn)品。

　　因為此類產(chǎn)品諧波電流非常大，若不采取相應對策，則難以滿足諧波標準要求。

　　對通過工頻變壓器供電的產(chǎn)品和直接使用交流電源而不通過電源變換電路二次供電的家電產(chǎn)品，一

　　般情況下諧波電流不大，且其波電流限值比較寬松，即使不采取諧波電流抑制措施，其諧波電流測試合

　　格率還是非常高的。

　　但我們依然需要注意以下幾個方面的內(nèi)容。

　　對那些非高壓整流方式來供電的家電產(chǎn)品，低次諧波電流限值比較寬松，合格是比較容易的，此時，

　　應注意的是20 次以上的高次諧波電流容易出現(xiàn)問題。

　　對此類的高次諧波超標問題，一般在電源回路中增加適當?shù)母叽沃C波濾波電感（高頻扼流圈）即可解決問題。

　　由于半波整流方式和利用相位截波方式調(diào)節(jié)（如可控硅非過零控制）對電源進行對稱和非對稱控制

　　都很容易產(chǎn)生非常大的諧波電流。諧波電流標準一般不允許采用半波整流方式和對電源進行對稱和非對稱控制。

　　若測試時諧波電流超標，建議將電源半波整流方式和對稱/非對稱控制方式改為其他的控制方式。

　　如將半波整流改為全波整流或橋式整流方式。將利用相位截波方式調(diào)節(jié)的對稱/非對稱控制方式改成對稱的過零觸發(fā)控制方式。可以有效地解決此類諧波問題。

　　4．瞬態(tài)脈沖抗擾度測試常見問題對策及整改措施

　　4.1 綜述

　　電磁兼容所說的瞬態(tài)脈沖是指干擾脈沖是斷續(xù)性的，一般具有較高的干擾電壓，較快速的脈沖上升時間，較寬的頻譜范圍。一般包括：靜電放電、電快速瞬變脈沖群、浪涌沖擊等。

　　由于它們具有以上共同特點，因此在試驗結果的判斷及抑制電路上有較大的共同點。在此處先進行介紹。

　　4.1.1 瞬態(tài)脈沖抗擾度測試常見的試驗結果說明

　　對不同試驗結果，可以根據(jù)該產(chǎn)品的工作條件和功能規(guī)范按以下內(nèi)容分類：

　　A：技術要求范圍內(nèi)的性能正常；

　　B：功能暫時降低或喪失，但可自行恢復性能；

　　C：功能暫時降低或喪失，要求操作人員干預或系統(tǒng)復位；

　　D：由于設備（元件）或軟件的損壞或數(shù)據(jù)的喪失，而造成不可恢復的功能降低或喪失。

　　符合A 的產(chǎn)品，試驗結果判合格。這意味著產(chǎn)品在整個試驗過程中功能正常，性能指標符合技術要求。

　　符合B 的產(chǎn)品，試驗結果應視其產(chǎn)品標準、產(chǎn)品使用說明書或者試驗大綱的規(guī)定，當認為某些影響不重要時，可以判為合格。

　　符合C 的產(chǎn)品，試驗結果除了特殊情況并且不會造成危害以外，多數(shù)判為不合格。

　　符合D 的產(chǎn)品判別為不合格。

　　符合B 和C 的產(chǎn)品試驗報告中應寫明B 類或C 類評判依據(jù)。符合B 類應記錄其喪失功能的時間。

　　4.1.2 常用的瞬態(tài)脈沖抑制電路：

　　4.1.2.1 箝位二極管保護電路：

　　工作原理如圖 10。

　　圖10 二極管保護電路

　　使用2 只二極管的目的是為了同時抑制正、負極性的瞬態(tài)電壓。瞬態(tài)電壓被箝位在V++VPN~V--VPN 范圍內(nèi)，串聯(lián)電阻擔負功率耗散的作用。利用現(xiàn)有電源的電壓范圍作為瞬態(tài)電壓的抑制范圍，二極管的正向?qū)娏骱痛?lián)電阻的阻值決定了該電路的保護能力。本電路具有極好的保護效果，同時其代價低廉，適合成本控制比較嚴、靜電放電強度和頻率不十分嚴重的場合。

　　4.1.2.2 壓敏電阻保護電路：

　　壓敏電阻的阻值隨兩端電壓變化而呈非線性變化。當施加在其兩端的電壓小于閥值電壓時，器件呈現(xiàn)無窮大的電阻；當施加在其兩端的電壓大于閥值電壓時，器件呈現(xiàn)很小電阻值。此物理現(xiàn)象類似穩(wěn)壓管的齊納擊穿現(xiàn)象，不同的是壓敏電阻無電壓極性要求。使用壓敏電阻保護電路的特點是簡單、經(jīng)濟、瞬態(tài)抑制效果好，且可以獲得較大的保護功率。