功率因數(shù)校正電路的電磁干擾抑制策略與實(shí)踐一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代電子設(shè)備中，功率因數(shù)校正（PowerFactorCorrection，PFC）電路扮演著舉足輕重的角色。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類電子設(shè)備如開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、不間斷電源等廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和家庭等各個(gè)領(lǐng)域。這些設(shè)備在運(yùn)行過程中，其輸入端的電流往往存在較大的諧波成分，導(dǎo)致功率因數(shù)較低。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)重要指標(biāo)，低功率因數(shù)不僅會(huì)造成電能的浪費(fèi)，降低電力系統(tǒng)的傳輸效率，還會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行。例如，在一些大型工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景中，眾多低功率因數(shù)設(shè)備的運(yùn)行可能導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動(dòng)、畸變，進(jìn)而影響精密儀器的測(cè)量精度和穩(wěn)定性，甚至引發(fā)設(shè)備故障。因此，功率因數(shù)校正電路的應(yīng)用成為解決這些問題的關(guān)鍵，它能夠使輸入電流跟蹤輸入電壓的變化，提高功率因數(shù)，減少諧波電流對(duì)電網(wǎng)的污染，從而提高電力系統(tǒng)的整體效率和穩(wěn)定性。然而，功率因數(shù)校正電路在工作時(shí)，由于其內(nèi)部開關(guān)器件的高頻動(dòng)作，會(huì)不可避免地產(chǎn)生電磁干擾（ElectromagneticInterference，EMI）。電磁干擾是指電子設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的電磁波對(duì)周圍其他電子設(shè)備的正常工作造成的干擾。在功率因數(shù)校正電路中，開關(guān)管的快速導(dǎo)通和關(guān)斷會(huì)產(chǎn)生陡峭的電壓和電流變化率（dv/dt和di/dt），這些變化會(huì)通過電路中的導(dǎo)線、電感、電容等元件以傳導(dǎo)和輻射的方式向外傳播，形成電磁干擾。傳導(dǎo)干擾會(huì)沿著電源線或信號(hào)線傳播，影響與之相連的其他設(shè)備；輻射干擾則會(huì)以電磁波的形式向周圍空間輻射，對(duì)附近的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。例如，在通信設(shè)備中，功率因數(shù)校正電路產(chǎn)生的電磁干擾可能會(huì)導(dǎo)致通信信號(hào)的失真、誤碼，影響通信質(zhì)量；在醫(yī)療設(shè)備中，電磁干擾可能會(huì)干擾醫(yī)療儀器的正常檢測(cè)和診斷，危及患者的生命安全。隨著電子設(shè)備的集成度越來越高，工作頻率越來越快，對(duì)電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility，EMC）的要求也日益嚴(yán)格。電磁兼容性是指電子設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。如果功率因數(shù)校正電路產(chǎn)生的電磁干擾超過了一定的限度，就會(huì)影響整個(gè)電子設(shè)備的電磁兼容性，導(dǎo)致設(shè)備無法滿足相關(guān)的國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，如國際電工委員會(huì)（IEC）制定的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)、歐盟的CE認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以及我國的3C認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)等。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電子設(shè)備的電磁干擾發(fā)射和抗擾度都做出了明確的規(guī)定，不符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備將無法進(jìn)入市場(chǎng)銷售。因此，開展功率因數(shù)校正電路的抗電磁干擾設(shè)計(jì)研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過有效的抗電磁干擾設(shè)計(jì)，可以降低功率因數(shù)校正電路產(chǎn)生的電磁干擾，提高其電磁兼容性，確保電子設(shè)備能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，同時(shí)也有助于滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，促進(jìn)電子設(shè)備行業(yè)的健康發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在功率因數(shù)校正電路抗電磁干擾設(shè)計(jì)的研究領(lǐng)域，國內(nèi)外眾多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)投入了大量精力，取得了一系列有價(jià)值的成果。國外方面，美國、日本和歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)起步較早，在理論研究和工程應(yīng)用方面都處于領(lǐng)先地位。美國的一些科研團(tuán)隊(duì)致力于新型功率因數(shù)校正拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究，以從根源上降低電磁干擾的產(chǎn)生。例如，他們提出了交錯(cuò)并聯(lián)BoostPFC電路，通過交錯(cuò)控制多個(gè)并聯(lián)的Boost電路，使輸入電流更加平滑，有效減少了電流紋波，從而降低了電磁干擾的發(fā)射。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在中大功率應(yīng)用場(chǎng)合表現(xiàn)出了良好的性能，能夠顯著提高功率因數(shù)，同時(shí)降低電磁干擾對(duì)周圍設(shè)備的影響。日本的研究則側(cè)重于材料和器件層面的優(yōu)化，研發(fā)低損耗、低電磁輻射的功率器件，如采用新型半導(dǎo)體材料制作開關(guān)管，以降低開關(guān)過程中的電壓和電流變化率，減少電磁干擾的產(chǎn)生。歐洲的學(xué)者們則更關(guān)注電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善，通過嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范電子設(shè)備的電磁干擾發(fā)射，推動(dòng)了功率因數(shù)校正電路抗電磁干擾技術(shù)的發(fā)展。例如，歐盟制定的EN61000系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電子設(shè)備的電磁干擾發(fā)射和抗擾度提出了嚴(yán)格的要求，促使企業(yè)不斷改進(jìn)功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì)，以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究雖然起步相對(duì)較晚，但近年來發(fā)展迅速。許多高校和科研機(jī)構(gòu)積極開展相關(guān)研究，取得了不少創(chuàng)新性成果。一些研究人員通過優(yōu)化電路參數(shù)設(shè)計(jì)，如合理選擇電感、電容的參數(shù)，來改善功率因數(shù)校正電路的性能，降低電磁干擾。例如，通過精確計(jì)算和仿真，確定合適的電感值和電容值，使電路在實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的同時(shí)，能夠有效抑制電磁干擾的產(chǎn)生。還有學(xué)者從電磁干擾的傳播路徑入手，采用屏蔽、濾波等技術(shù)手段來減少電磁干擾的傳播。例如，設(shè)計(jì)高性能的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，對(duì)功率因數(shù)校正電路進(jìn)行屏蔽，阻止電磁干擾向周圍空間輻射；研發(fā)新型的濾波器，如共模濾波器、差模濾波器等，對(duì)傳導(dǎo)干擾進(jìn)行有效抑制，使電路的電磁兼容性得到顯著提高。然而，現(xiàn)有研究仍存在一些不足之處。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面，雖然提出了多種新型拓?fù)?，但部分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，不利于大規(guī)模應(yīng)用。例如，一些多電平PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雖然在降低電磁干擾方面表現(xiàn)出色，但由于其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要大量的開關(guān)器件和控制電路，導(dǎo)致成本大幅增加，限制了其在一些對(duì)成本敏感的應(yīng)用場(chǎng)合的推廣。在電磁干擾抑制技術(shù)方面，目前的屏蔽和濾波技術(shù)在高頻段的效果仍有待提高。隨著功率因數(shù)校正電路工作頻率的不斷提高，傳統(tǒng)的屏蔽材料和濾波元件在高頻下的性能會(huì)下降，無法有效抑制高頻電磁干擾的傳播。此外，現(xiàn)有研究大多側(cè)重于單一的抗電磁干擾方法，缺乏對(duì)多種方法的綜合應(yīng)用和系統(tǒng)優(yōu)化。在實(shí)際應(yīng)用中，單一的抗電磁干擾方法往往難以滿足復(fù)雜的電磁環(huán)境要求，需要綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段，對(duì)功率因數(shù)校正電路進(jìn)行全方位的抗干擾設(shè)計(jì)。本文正是基于以上研究現(xiàn)狀和不足，深入研究功率因數(shù)校正電路的電磁干擾產(chǎn)生機(jī)理，綜合運(yùn)用多種抗電磁干擾技術(shù)，提出一種優(yōu)化的抗電磁干擾設(shè)計(jì)方案，旨在降低功率因數(shù)校正電路的電磁干擾發(fā)射，提高其電磁兼容性，為實(shí)際工程應(yīng)用提供更有效的技術(shù)支持。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本文主要圍繞功率因數(shù)校正電路的抗電磁干擾設(shè)計(jì)展開，具體研究?jī)?nèi)容如下：功率因數(shù)校正電路電磁干擾源分析：深入研究功率因數(shù)校正電路中電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理，詳細(xì)分析開關(guān)管、二極管、電感、電容等元件在工作過程中產(chǎn)生的電磁干擾，包括電壓電流的突變、諧波的產(chǎn)生等，明確主要的干擾源及其特性，為后續(xù)的抗干擾設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。電磁干擾抑制方法研究：針對(duì)不同的干擾源和干擾傳播途徑，研究并綜合運(yùn)用多種電磁干擾抑制技術(shù)。例如，在硬件方面，采用屏蔽技術(shù)，設(shè)計(jì)合理的屏蔽結(jié)構(gòu)，如金屬屏蔽罩，對(duì)功率因數(shù)校正電路進(jìn)行全方位屏蔽，阻止電磁干擾向周圍空間輻射；優(yōu)化電路布局，合理安排元件位置，減少電磁耦合，如將易受干擾的元件遠(yuǎn)離干擾源；選用低電磁輻射的功率器件，降低干擾的產(chǎn)生。在軟件方面，通過優(yōu)化控制算法，如采用軟開關(guān)控制策略，減少開關(guān)過程中的電壓和電流變化率，降低電磁干擾的發(fā)射。功率因數(shù)校正電路抗電磁干擾案例分析：選取實(shí)際的功率因數(shù)校正電路應(yīng)用案例，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的電磁干擾測(cè)試和分析。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，獲取電路在不同工作條件下的電磁干擾數(shù)據(jù)，包括傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的強(qiáng)度、頻率分布等。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，評(píng)估現(xiàn)有抗電磁干擾措施的有效性，找出存在的問題和不足之處。功率因數(shù)校正電路抗電磁干擾優(yōu)化建議：基于前面的研究和案例分析，提出針對(duì)性的功率因數(shù)校正電路抗電磁干擾優(yōu)化建議。從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇、元件參數(shù)的優(yōu)化、屏蔽和濾波技術(shù)的改進(jìn)等多個(gè)方面入手，對(duì)功率因數(shù)校正電路進(jìn)行全面優(yōu)化，以提高其抗電磁干擾能力，滿足相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求。1.3.2研究方法本文將采用多種研究方法相結(jié)合的方式，以確保研究的全面性和深入性：理論分析：通過查閱大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)資料，深入研究功率因數(shù)校正電路的工作原理、電磁干擾產(chǎn)生機(jī)理以及抗電磁干擾技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)。運(yùn)用電路分析、電磁學(xué)等學(xué)科的基本原理，對(duì)功率因數(shù)校正電路中的電磁干擾現(xiàn)象進(jìn)行理論推導(dǎo)和分析，為后續(xù)的研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。案例研究：選取具有代表性的功率因數(shù)校正電路應(yīng)用案例，對(duì)其進(jìn)行深入的研究和分析。通過實(shí)際測(cè)量和數(shù)據(jù)采集，獲取電路在實(shí)際工作中的電磁干擾情況，結(jié)合理論分析結(jié)果，總結(jié)出不同類型功率因數(shù)校正電路的電磁干擾特點(diǎn)和規(guī)律，為提出有效的抗干擾措施提供實(shí)踐依據(jù)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：搭建功率因數(shù)校正電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)設(shè)計(jì)的抗電磁干擾方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)測(cè)試，如改變電路參數(shù)、調(diào)整元件布局、采用不同的屏蔽和濾波措施等，觀察和測(cè)量電磁干擾的變化情況，評(píng)估抗干擾方案的有效性和可行性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，確保其能夠有效地降低功率因數(shù)校正電路的電磁干擾。二、功率因數(shù)校正電路與電磁干擾基礎(chǔ)2.1功率因數(shù)校正電路概述2.1.1工作原理功率因數(shù)校正電路的核心目標(biāo)是提升功率因數(shù)并降低諧波污染，其工作原理基于對(duì)輸入電流的精確控制與整形，使輸入電流能夠緊密跟蹤輸入電壓的變化，盡可能呈現(xiàn)為正弦波，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與輸入電壓同相位。在傳統(tǒng)的開關(guān)電源中，常見的AC-DC轉(zhuǎn)換采用橋式整流和大容量電容濾波電路。由于濾波電容的充、放電特性，在AC線路電壓的每個(gè)半周期內(nèi)，整流二極管僅在電壓峰值附近導(dǎo)通（導(dǎo)通角約為70°），導(dǎo)致AC輸入電流呈現(xiàn)高幅值的尖峰脈沖，這種嚴(yán)重失真的電流波形含有大量諧波成分，致使線路功率因數(shù)大幅下降。功率因數(shù)（PF）被定義為有功功率（P）與視在功率（S）的比值，即PF=\frac{P}{S}。對(duì)于電壓和電流均為正弦波且相位角為\Phi的情況，功率因數(shù)PF=\cos\Phi。然而，在實(shí)際的開關(guān)電源中，電流波形的嚴(yán)重畸變使得功率因數(shù)遠(yuǎn)低于理想值。根據(jù)傅里葉分析，功率因數(shù)PF與電流總諧波失真（度）THD之間存在關(guān)系PF=\frac{1}{\sqrt{1+THD^{2}}}。從該公式可以清晰地看出，抑制電流中的諧波分量，降低THD，能夠有效提高功率因數(shù)。以常見的升壓型（Boost）功率因數(shù)校正電路為例（如圖1所示），其主電路由一個(gè)全橋整流器和升壓型Boost變換器組成。<插入圖1：Boost型功率因數(shù)校正電路原理圖>在該電路中，通過控制開關(guān)管（如MOSFET）的通斷，使電感在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量，開關(guān)管關(guān)斷時(shí)釋放能量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電流的整形。具體工作過程如下：當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過電感對(duì)開關(guān)管充電，電感電流線性增加，儲(chǔ)存能量；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感電流通過二極管向負(fù)載供電，并對(duì)輸出電容充電，此時(shí)電感釋放能量。通過合理控制開關(guān)管的占空比D，可使輸出電壓V_{out}與輸入電壓V_{in}滿足關(guān)系V_{out}=\frac{V_{in}}{1-D}。同時(shí)，通過檢測(cè)輸入電流和電壓，并利用控制電路產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，精確控制開關(guān)管的通斷，能夠使輸入電流緊密跟蹤輸入電壓的變化，達(dá)到功率因數(shù)校正的目的。例如，當(dāng)輸入電壓升高時(shí)，控制電路會(huì)相應(yīng)減小開關(guān)管的占空比，使電感儲(chǔ)存的能量減少，從而降低輸入電流，反之亦然。這樣，通過不斷調(diào)整開關(guān)管的占空比，就可以使輸入電流始終保持與輸入電壓同相位，且波形接近正弦波，有效提高了功率因數(shù)，減少了諧波污染。2.1.2常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)功率因數(shù)校正電路存在多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景，下面對(duì)幾種常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析：Buck拓?fù)洌築uck拓?fù)浼唇祲弘娐?，其工作原理是?dāng)輸入電壓高于輸出電壓時(shí)，通過控制開關(guān)管的占空比，將輸入電壓降低至所需的輸出電壓。在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感充電，電流從輸入電源流向電感和負(fù)載；開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感通過二極管續(xù)流，繼續(xù)為負(fù)載供電。其優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所需的元器件較少，成本較低，且輸出紋波較小，適用于對(duì)輸出電壓穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合，如電池供電設(shè)備（如手機(jī)、筆記本電腦）的電源轉(zhuǎn)換，以及汽車電子中的低壓電源模塊等。然而，Buck拓?fù)涞妮敵鲭妷菏冀K小于輸入電壓，無法實(shí)現(xiàn)升壓功能，且輸入電壓波動(dòng)范圍受限，輸出電流也受限于輸入電流，對(duì)于高功率輸出需求可能無法滿足。Boost拓?fù)洌築oost拓?fù)錇樯龎弘娐?，?dāng)輸入電壓低于輸出電壓時(shí)，通過電感儲(chǔ)能和釋放的過程將電壓提升。在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感儲(chǔ)存能量，輸入電流流經(jīng)電感；開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感釋放能量，與輸入電源電壓疊加后向負(fù)載供電，使輸出電壓高于輸入電壓。其優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)升壓功能，且輸入電流連續(xù)，適用于低壓輸入升壓的場(chǎng)合，如單節(jié)鋰電池升壓至5V為其他設(shè)備供電，以及太陽能電池升壓等。此外，Boost拓?fù)湓谳斎攵司哂休^低的電流波動(dòng)，適合對(duì)輸入電流負(fù)載要求較高的應(yīng)用，輸出電流也可大于輸入電流，滿足一些需要高功率輸出的場(chǎng)景。但Boost拓?fù)涞霓D(zhuǎn)換效率通常較Buck拓?fù)渎缘?，尤其是在大電流時(shí)，且輸出紋波較大，需要較大的輸出電容來減小紋波。Buck-Boost拓?fù)洌築uck-Boost拓?fù)浣Y(jié)合了Buck和Boost電路的特點(diǎn)，通過電感、開關(guān)和二極管的特定安排，能夠?qū)崿F(xiàn)降壓或升壓功能，輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，且輸出電壓與輸入電壓反向（注意電容的極性）。其工作原理是在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感儲(chǔ)存能量；開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感通過二極管向負(fù)載釋放能量。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是具有一定的靈活性，可根據(jù)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)降壓或升壓。但其缺點(diǎn)也較為明顯，輸入電流和輸出電流都不連續(xù)（斬波），會(huì)導(dǎo)致電流紋波較大，對(duì)濾波要求較高，且電路的效率相對(duì)較低。因此，Buck-Boost拓?fù)湟话氵m用于對(duì)效率和紋波要求不是特別嚴(yán)格，且需要靈活實(shí)現(xiàn)降壓或升壓的中小功率場(chǎng)合，如一些簡(jiǎn)單的便攜式設(shè)備電源轉(zhuǎn)換。反激（Flyback）拓?fù)洌悍醇ね負(fù)淅米儔浩鲗?shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)與傳遞，其工作過程為開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器初級(jí)繞組儲(chǔ)存能量；開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，能量通過變壓器次級(jí)繞組傳遞至輸出。該拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是輸入與輸出電氣隔離，可實(shí)現(xiàn)升壓或降壓功能，電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，元件數(shù)量較少，成本較低，支持多路輸出，適用于小功率應(yīng)用場(chǎng)合，如常見的手機(jī)充電器等小功率適配器，以及家電控制電路中的低成本隔離電源和輔助電源模塊等。然而，反激拓?fù)溆捎谧儔浩髀└械拇嬖冢瑫?huì)導(dǎo)致能量損耗增加，效率較低，輸出紋波較大，需要較大的濾波電容來改善輸出特性，且不適合大功率應(yīng)用。正激（Forward）拓?fù)洌赫ね負(fù)涫墙祲弘娐返淖儔浩黢詈闲问剑陂_關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器直接將能量從輸入傳遞到輸出，使輸出電流平滑；開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，需要對(duì)變壓器磁芯去磁，通常通過增加一個(gè)與初級(jí)繞組匝數(shù)相同的繞組來實(shí)現(xiàn)。正激拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是輸入與輸出電氣隔離，適合中等功率范圍的應(yīng)用，效率高于反激拓?fù)洌敵黾y波較小。缺點(diǎn)是需要額外的復(fù)位電路（如復(fù)位繞組），設(shè)計(jì)相對(duì)反激拓?fù)涓鼮閺?fù)雜。常用于中功率電源，如幾十瓦至幾百瓦的工業(yè)電源、通信設(shè)備電源以及服務(wù)器輔助電源等。2.2電磁干擾相關(guān)理論2.2.1基本概念電磁干擾（ElectromagneticInterference，EMI）是指電子設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的不期望的電磁信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)對(duì)其他電子設(shè)備的正常工作產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致其性能下降甚至失效。電磁干擾的產(chǎn)生與電子設(shè)備內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)、工作頻率、信號(hào)傳輸方式等因素密切相關(guān)。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備的集成度越來越高，工作頻率越來越快，電磁干擾問題也日益突出。根據(jù)干擾的傳播方式，電磁干擾主要可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)，如電源線、信號(hào)線、地線等，將一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的干擾信號(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)象。在功率因數(shù)校正電路中，開關(guān)管的快速通斷會(huì)產(chǎn)生高頻的電壓和電流變化，這些變化會(huì)通過電源線傳導(dǎo)到電網(wǎng)中，對(duì)其他連接在電網(wǎng)上的設(shè)備產(chǎn)生干擾。例如，當(dāng)功率因數(shù)校正電路的開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間的大電流，這個(gè)電流會(huì)在電源線上產(chǎn)生電壓降，從而影響其他設(shè)備的供電穩(wěn)定性。輻射干擾則是指干擾源通過空間，以電磁波的形式將其信號(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)象。在功率因數(shù)校正電路中，變壓器、電感、電容等元件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)和電場(chǎng)的變化，這些變化會(huì)向外輻射電磁波，對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。例如，變壓器的繞組在通過電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)向外輻射電磁波，影響附近的通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等的正常工作。傳導(dǎo)干擾和輻射干擾具有不同的特點(diǎn)。傳導(dǎo)干擾主要沿著導(dǎo)體傳播，其傳播路徑相對(duì)明確，干擾信號(hào)的頻率一般較低，通常在幾十千赫茲以下。傳導(dǎo)干擾的強(qiáng)度與干擾源的強(qiáng)度、傳播路徑的阻抗等因素有關(guān)。輻射干擾則以電磁波的形式在空間中傳播，傳播范圍較廣，干擾信號(hào)的頻率可以很高，甚至達(dá)到GHz級(jí)別。輻射干擾的強(qiáng)度與干擾源的輻射功率、距離干擾源的遠(yuǎn)近、周圍環(huán)境的電磁特性等因素有關(guān)。在實(shí)際的電磁干擾問題中，傳導(dǎo)干擾和輻射干擾往往同時(shí)存在，相互影響，給電磁干擾的抑制帶來了很大的挑戰(zhàn)。2.2.2形成要素電磁干擾的形成需要具備三個(gè)要素：干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。干擾源是產(chǎn)生電磁干擾的源頭，它可以是電子設(shè)備內(nèi)部的各種元件，如開關(guān)管、二極管、變壓器、電感、電容等，也可以是外部的電磁環(huán)境，如雷電、太陽黑子活動(dòng)、無線通信信號(hào)等。在功率因數(shù)校正電路中，開關(guān)管的快速導(dǎo)通和關(guān)斷會(huì)產(chǎn)生陡峭的電壓和電流變化率（dv/dt和di/dt），這些變化會(huì)導(dǎo)致高頻諧波的產(chǎn)生，從而成為主要的干擾源。例如，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電流會(huì)迅速上升，在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的電流變化率，這種快速變化的電流會(huì)在周圍空間產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)，形成電磁干擾源。傳播途徑是電磁干擾從干擾源傳播到受擾設(shè)備的通道，主要包括傳導(dǎo)和輻射兩種方式。傳導(dǎo)傳播是指干擾信號(hào)通過導(dǎo)體，如電源線、信號(hào)線、地線等，傳輸?shù)绞軘_設(shè)備。在功率因數(shù)校正電路中，開關(guān)管產(chǎn)生的高頻諧波會(huì)通過電源線傳導(dǎo)到電網(wǎng)中，進(jìn)而影響其他連接在電網(wǎng)上的設(shè)備。例如，當(dāng)功率因數(shù)校正電路工作時(shí)，其產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾會(huì)沿著電源線傳播，可能導(dǎo)致電網(wǎng)中的電壓波動(dòng)，影響其他設(shè)備的正常工作。輻射傳播是指干擾信號(hào)以電磁波的形式在空間中傳播，通過空氣、金屬等介質(zhì)傳輸?shù)绞軘_設(shè)備。在功率因數(shù)校正電路中，變壓器、電感等元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電場(chǎng)變化會(huì)向外輻射電磁波，對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。例如，變壓器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)向外輻射電磁波，當(dāng)附近的電子設(shè)備接收到這些電磁波時(shí)，就可能受到干擾。受擾設(shè)備是指受到電磁干擾影響而性能下降或失效的設(shè)備。不同的電子設(shè)備對(duì)電磁干擾的敏感程度不同，一些對(duì)電磁干擾較為敏感的設(shè)備，如通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、精密儀器等，在受到電磁干擾時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)失真、誤碼、數(shù)據(jù)丟失等問題，嚴(yán)重影響其正常工作。例如，在通信設(shè)備中，電磁干擾可能會(huì)導(dǎo)致通信信號(hào)的失真，使通信質(zhì)量下降，甚至中斷通信；在醫(yī)療設(shè)備中，電磁干擾可能會(huì)干擾醫(yī)療儀器的正常檢測(cè)和診斷，危及患者的生命安全。在功率因數(shù)校正電路中，這三個(gè)要素相互作用，共同導(dǎo)致了電磁干擾問題的產(chǎn)生。為了有效地抑制電磁干擾，需要從這三個(gè)要素入手，采取相應(yīng)的措施，如抑制干擾源的產(chǎn)生、切斷干擾傳播途徑、提高受擾設(shè)備的抗干擾能力等。2.2.3危害電磁干擾對(duì)電子設(shè)備性能、可靠性及電網(wǎng)穩(wěn)定性具有多方面的危害，這些危害在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中日益凸顯，嚴(yán)重影響了電子設(shè)備的正常運(yùn)行和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電。在電子設(shè)備性能方面，電磁干擾會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真和誤碼。以通信設(shè)備為例，當(dāng)受到電磁干擾時(shí)，通信信號(hào)的波形會(huì)發(fā)生畸變，導(dǎo)致信號(hào)中攜帶的信息丟失或錯(cuò)誤，從而出現(xiàn)通信中斷、數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤等問題。在數(shù)字通信中，電磁干擾可能會(huì)使接收端接收到的數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)誤碼，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。在圖像和音頻傳輸中，電磁干擾會(huì)導(dǎo)致圖像出現(xiàn)噪點(diǎn)、扭曲，音頻出現(xiàn)雜音、失真等現(xiàn)象，降低了圖像和音頻的質(zhì)量，影響用戶的體驗(yàn)。例如，在觀看電視節(jié)目時(shí)，如果附近有強(qiáng)電磁干擾源，電視畫面可能會(huì)出現(xiàn)雪花、條紋等干擾現(xiàn)象，聲音也會(huì)變得嘈雜不清。電磁干擾還會(huì)影響電子設(shè)備的可靠性，縮短設(shè)備的使用壽命。電子設(shè)備中的元器件在長(zhǎng)期受到電磁干擾的作用下，可能會(huì)出現(xiàn)性能下降、損壞等問題。例如，電磁干擾產(chǎn)生的高溫會(huì)加速電子元器件的老化，降低其性能和可靠性；電磁干擾引起的過電壓和過電流可能會(huì)擊穿電子元器件，導(dǎo)致設(shè)備故障。在一些對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)合，如航空航天、醫(yī)療設(shè)備等，電磁干擾對(duì)設(shè)備可靠性的影響可能會(huì)帶來嚴(yán)重的后果。例如，在飛機(jī)上，電子設(shè)備受到電磁干擾可能會(huì)導(dǎo)致飛行控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，危及飛行安全；在醫(yī)療設(shè)備中，電磁干擾可能會(huì)干擾醫(yī)療儀器的正常工作，影響對(duì)患者的診斷和治療。對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性而言，電磁干擾會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動(dòng)和畸變。功率因數(shù)校正電路產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)后，會(huì)使電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變，導(dǎo)致電壓的有效值和相位發(fā)生變化。這種電壓波動(dòng)和畸變會(huì)影響電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常運(yùn)行，增加設(shè)備的損耗，甚至引發(fā)設(shè)備故障。例如，諧波電流會(huì)使變壓器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的鐵芯損耗增加，溫度升高，降低設(shè)備的效率和壽命；諧波電流還可能會(huì)引起電網(wǎng)的諧振，導(dǎo)致電壓和電流的異常升高，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。此外，電磁干擾還會(huì)影響電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低電網(wǎng)的傳輸效率，造成能源浪費(fèi)。綜上所述，電磁干擾對(duì)電子設(shè)備和電網(wǎng)的危害不容忽視，必須采取有效的措施來抑制電磁干擾，提高電子設(shè)備的電磁兼容性和電網(wǎng)的穩(wěn)定性。三、功率因數(shù)校正電路電磁干擾產(chǎn)生原因與分析3.1功率開關(guān)管與整流二極管在功率因數(shù)校正電路中，功率開關(guān)管和整流二極管作為關(guān)鍵的半導(dǎo)體器件，其開關(guān)過程是產(chǎn)生電磁干擾的重要源頭。功率開關(guān)管（如MOSFET、IGBT等）在導(dǎo)通與關(guān)斷的瞬間，會(huì)引發(fā)極為陡峭的電壓和電流變化。以MOSFET為例，當(dāng)它導(dǎo)通時(shí)，漏極電流迅速上升，在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的電流變化率（di/dt）；關(guān)斷時(shí)，漏源極電壓迅速升高，出現(xiàn)很高的電壓變化率（dv/dt）。這種快速的變化會(huì)導(dǎo)致電路中的寄生電感和寄生電容產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁振蕩。例如，在一個(gè)典型的Boost型功率因數(shù)校正電路中，MOSFET的開關(guān)頻率為100kHz，導(dǎo)通時(shí)間為1μs，關(guān)斷時(shí)間為0.5μs。在導(dǎo)通瞬間，漏極電流從0迅速上升到5A，根據(jù)di/dt=Δi/Δt，可計(jì)算出di/dt高達(dá)5A/1μs=5×10^6A/s。如此高的di/dt會(huì)在與之相連的導(dǎo)線上產(chǎn)生較強(qiáng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律E=L×di/dt（其中E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，L為導(dǎo)線的寄生電感），若導(dǎo)線寄生電感為10nH，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=10×10^-9H×5×10^6A/s=50mV。這一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)以傳導(dǎo)的方式沿著導(dǎo)線傳播，對(duì)其他電路元件產(chǎn)生干擾。同時(shí)，快速的dv/dt也會(huì)通過寄生電容產(chǎn)生位移電流。開關(guān)管的漏源極之間存在寄生電容Cds，當(dāng)dv/dt很大時(shí)，根據(jù)位移電流公式I=C×dv/dt，會(huì)產(chǎn)生較大的位移電流。假設(shè)Cds為100pF，dv/dt為10V/ns，則位移電流I=100×10^-12F×10×10^9V/s=1A。這一位移電流會(huì)在電路中形成額外的電流通路，產(chǎn)生電磁干擾，并且可能通過輻射的方式影響周圍的電子設(shè)備。整流二極管在工作過程中，同樣會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，尤其是在反向恢復(fù)階段。當(dāng)二極管從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，由于PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷不能立即消失，會(huì)出現(xiàn)反向恢復(fù)電流。這一電流在短時(shí)間內(nèi)急劇變化，產(chǎn)生很高的di/dt。例如，在一個(gè)輸出電壓為5V、輸出電流為1A的功率因數(shù)校正電路中，使用的整流二極管反向恢復(fù)時(shí)間為50ns，反向恢復(fù)電流峰值為2A。則反向恢復(fù)過程中的di/dt=2A/50ns=4×10^7A/s。如此高的di/dt會(huì)在二極管的引線上產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成電磁干擾源。而且，這一反向恢復(fù)電流的急劇變化還會(huì)與電路中的寄生電感和寄生電容相互作用，產(chǎn)生高頻振蕩，進(jìn)一步增強(qiáng)電磁干擾的強(qiáng)度。這種高頻振蕩產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)通過傳導(dǎo)和輻射兩種方式傳播，對(duì)周圍的電路和設(shè)備造成影響。3.2變壓器與電感3.2.1變壓器漏感在功率因數(shù)校正電路中，變壓器是實(shí)現(xiàn)能量傳遞和電壓變換的關(guān)鍵元件，然而其漏感的存在卻成為電磁干擾產(chǎn)生的重要因素之一。變壓器的漏感是指由于繞組間的不完全耦合，導(dǎo)致一部分磁通未能與所有繞組交鏈，從而形成的電感。當(dāng)變壓器工作時(shí)，初級(jí)繞組中的電流變化會(huì)產(chǎn)生磁通，其中一部分磁通會(huì)通過空氣等介質(zhì)形成漏磁通，這部分漏磁通所對(duì)應(yīng)的電感即為漏感。漏感會(huì)在開關(guān)管關(guān)斷瞬間引發(fā)嚴(yán)重的電壓尖峰。以反激式功率因數(shù)校正電路為例，在開關(guān)管導(dǎo)通期間，變壓器初級(jí)繞組儲(chǔ)存能量，電流逐漸增大。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，初級(jí)繞組中的電流迅速減小，由于漏感的存在，根據(jù)電磁感應(yīng)定律e=-L\frac{di}{dt}（其中e為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，L為漏感，\frac{di}{dt}為電流變化率），漏感會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與電源電壓極性相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電壓疊加在開關(guān)管兩端，導(dǎo)致開關(guān)管承受極高的電壓尖峰。假設(shè)反激式功率因數(shù)校正電路中，變壓器初級(jí)漏感為5\muH，開關(guān)管關(guān)斷瞬間電流變化率為10A/\mus，則漏感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=-5\times10^{-6}H\times10\times10^{6}A/s=-50V。若電源電壓為100V，則開關(guān)管關(guān)斷瞬間承受的電壓將高達(dá)100+50=150V。如此高的電壓尖峰不僅可能損壞開關(guān)管，還會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射。這種電壓尖峰的快速變化會(huì)產(chǎn)生高頻的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。根據(jù)麥克斯韋方程組，變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，從而形成電磁波向周圍空間輻射。在開關(guān)管關(guān)斷瞬間，電壓尖峰的快速上升和下降，會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)和磁場(chǎng)的劇烈變化，產(chǎn)生寬頻帶的電磁輻射，其頻率范圍可以從幾十千赫茲到數(shù)兆赫茲甚至更高。這些電磁輻射會(huì)對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響其正常工作。例如，在通信設(shè)備附近，如果功率因數(shù)校正電路中的變壓器漏感產(chǎn)生的電磁輻射較強(qiáng)，可能會(huì)干擾通信設(shè)備的信號(hào)傳輸，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，出現(xiàn)信號(hào)失真、誤碼等問題。此外，漏感還會(huì)與電路中的寄生電容相互作用，形成諧振回路。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，漏感中的能量會(huì)與寄生電容進(jìn)行能量交換，產(chǎn)生高頻振蕩。這種振蕩會(huì)進(jìn)一步加劇電磁干擾的產(chǎn)生，使干擾信號(hào)更加復(fù)雜，難以抑制。例如，若電路中的寄生電容為100pF，與5\muH的漏感形成諧振回路，根據(jù)諧振頻率公式f=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}（其中f為諧振頻率，L為漏感，C為寄生電容），可計(jì)算出諧振頻率f=\frac{1}{2\pi\sqrt{5\times10^{-6}H\times100\times10^{-12}F}}\approx712kHz。在這個(gè)諧振頻率下，電路中的電磁干擾會(huì)得到增強(qiáng)，對(duì)周圍電子設(shè)備的影響也會(huì)更大。3.2.2電感儲(chǔ)能與釋放電感在功率因數(shù)校正電路中具有儲(chǔ)存和釋放能量的重要作用，然而，其儲(chǔ)能和釋放過程中電流的變化會(huì)導(dǎo)致電磁干擾的產(chǎn)生。電感儲(chǔ)能的過程是將電能轉(zhuǎn)化為磁能并儲(chǔ)存起來，當(dāng)電流通過電感時(shí)，電感周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的能量即為電感儲(chǔ)存的能量。根據(jù)電感儲(chǔ)能公式E=\frac{1}{2}Li^{2}（其中E為電感儲(chǔ)存的能量，L為電感值，i為電流），可以看出電感儲(chǔ)存的能量與電感值和電流的平方成正比。在電感儲(chǔ)能階段，當(dāng)電流從零開始逐漸增加時(shí)，電感會(huì)阻礙電流的變化，使電流不能瞬間達(dá)到穩(wěn)定值。這一過程中，電流的變化率\frac{di}{dt}較大，根據(jù)電磁感應(yīng)定律e=L\frac{di}{dt}，會(huì)在電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。例如，在一個(gè)Boost型功率因數(shù)校正電路中，電感值為1mH，電流在10\mus內(nèi)從0增加到1A，則電流變化率\frac{di}{dt}=\frac{1A}{10\times10^{-6}s}=10^{5}A/s，電感兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=1\times10^{-3}H\times10^{5}A/s=100V。這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)通過電路中的導(dǎo)線等元件傳播，形成傳導(dǎo)干擾。當(dāng)電感釋放能量時(shí)，電流會(huì)逐漸減小，同樣會(huì)產(chǎn)生較大的電流變化率。在電感釋放能量的過程中，其儲(chǔ)存的磁能會(huì)轉(zhuǎn)化為電能釋放到電路中，使電流反向流動(dòng)。例如，在Buck型功率因數(shù)校正電路中，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感開始釋放能量，電流通過二極管續(xù)流，此時(shí)電流的變化會(huì)在電感兩端產(chǎn)生反向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種電流的急劇變化會(huì)產(chǎn)生高頻的電磁干擾，通過輻射的方式向周圍空間傳播。此外，電感釋放能量時(shí)產(chǎn)生的電流變化還可能與電路中的其他元件相互作用，引發(fā)諧振等現(xiàn)象，進(jìn)一步增強(qiáng)電磁干擾。例如，電感與電路中的寄生電容可能會(huì)形成諧振回路，在諧振頻率下，電磁干擾會(huì)得到放大，對(duì)周圍電子設(shè)備的影響也會(huì)更加嚴(yán)重。電感的儲(chǔ)能和釋放過程中電流的變化還會(huì)導(dǎo)致其周圍磁場(chǎng)的變化，從而產(chǎn)生電磁輻射。根據(jù)安培環(huán)路定理，電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)電流變化時(shí)，磁場(chǎng)也會(huì)隨之變化。在電感儲(chǔ)能和釋放能量的過程中，電流的快速變化會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)的劇烈變化，這種變化的磁場(chǎng)會(huì)以電磁波的形式向周圍空間輻射，形成電磁干擾。例如，在一個(gè)高頻工作的功率因數(shù)校正電路中，電感的電流變化頻繁且劇烈，其周圍的磁場(chǎng)也會(huì)快速變化，產(chǎn)生的電磁輻射會(huì)對(duì)附近的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，如影響電子設(shè)備的信號(hào)傳輸、導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)作等。3.3電路寄生參數(shù)在功率因數(shù)校正電路中，電路寄生參數(shù)是不可忽視的重要因素，其中寄生電容和寄生電感對(duì)電磁干擾有著顯著的影響。寄生電容是指在電路中，由于元件之間的電場(chǎng)耦合而產(chǎn)生的電容效應(yīng)。在功率因數(shù)校正電路中，寄生電容廣泛存在于各個(gè)元件之間，如開關(guān)管的漏源極之間、變壓器的繞組之間、印刷電路板（PCB）的導(dǎo)線之間等。以開關(guān)管為例，其漏源極之間的寄生電容Cds會(huì)在開關(guān)過程中產(chǎn)生位移電流。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，漏源極電壓迅速下降，寄生電容Cds開始充電，形成位移電流；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，漏源極電壓迅速上升，寄生電容Cds放電，同樣會(huì)產(chǎn)生位移電流。根據(jù)位移電流公式I=C\frac{dv}{dt}（其中I為位移電流，C為寄生電容，\frac{dv}{dt}為電壓變化率），當(dāng)開關(guān)管的開關(guān)速度較快，即\frac{dv}{dt}較大時(shí)，寄生電容產(chǎn)生的位移電流會(huì)很大。假設(shè)開關(guān)管的寄生電容Cds=100pF，開關(guān)過程中的電壓變化率\frac{dv}{dt}=10V/ns，則位移電流I=100\times10^{-12}F\times10\times10^{9}V/s=1A。如此大的位移電流會(huì)在電路中形成額外的電流通路，產(chǎn)生電磁干擾，并且可能通過輻射的方式影響周圍的電子設(shè)備。寄生電感則是由于電路中電流的變化，導(dǎo)致周圍磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生的電感效應(yīng)。在功率因數(shù)校正電路中，寄生電感存在于導(dǎo)線、電感、變壓器等元件中。例如，PCB板上的導(dǎo)線在通過電流時(shí)，會(huì)在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)電流變化時(shí)，磁場(chǎng)也會(huì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生寄生電感。寄生電感會(huì)在電流變化時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律e=-L\frac{di}{dt}（其中e為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，L為寄生電感，\frac{di}{dt}為電流變化率），當(dāng)電流變化率較大時(shí)，寄生電感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)很高。在一個(gè)典型的功率因數(shù)校正電路中，假設(shè)導(dǎo)線的寄生電感L=10nH，電流變化率\frac{di}{dt}=1A/ns，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=-10\times10^{-9}H\times1\times10^{9}A/s=-10V。這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)與電路中的其他電壓相互疊加，導(dǎo)致電壓波動(dòng)和電磁干擾的產(chǎn)生。寄生電容和寄生電感還會(huì)相互作用，形成諧振回路，進(jìn)一步加劇電磁干擾的產(chǎn)生。當(dāng)寄生電容和寄生電感的參數(shù)滿足一定條件時(shí)，會(huì)在特定頻率下發(fā)生諧振，此時(shí)電路中的電流和電壓會(huì)出現(xiàn)大幅振蕩。例如，在一個(gè)含有寄生電容C=100pF和寄生電感L=10nH的電路中，根據(jù)諧振頻率公式f=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}，可計(jì)算出諧振頻率f=\frac{1}{2\pi\sqrt{100\times10^{-12}F\times10\times10^{-9}H}}\approx1.6MHz。在這個(gè)諧振頻率下，電路中的電磁干擾會(huì)得到極大的增強(qiáng)，對(duì)周圍電子設(shè)備的影響也會(huì)更加嚴(yán)重。因此，在功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì)中，需要充分考慮寄生參數(shù)的影響，采取有效的措施來減小寄生電容和寄生電感，如優(yōu)化PCB布局、選擇合適的元件封裝等，以降低電磁干擾的產(chǎn)生。3.4其他因素3.4.1開關(guān)頻率開關(guān)頻率是影響功率因數(shù)校正電路電磁干擾強(qiáng)度的重要因素之一。隨著開關(guān)頻率的升高，功率因數(shù)校正電路中的開關(guān)器件（如功率開關(guān)管）在單位時(shí)間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)增多，導(dǎo)致電壓和電流的變化更加頻繁。這種頻繁的變化會(huì)產(chǎn)生更高頻率的諧波，這些諧波會(huì)通過傳導(dǎo)和輻射的方式傳播，從而增強(qiáng)電磁干擾的強(qiáng)度。從傳導(dǎo)干擾的角度來看，當(dāng)開關(guān)頻率升高時(shí)，開關(guān)器件產(chǎn)生的高頻諧波電流會(huì)在電源線等導(dǎo)體中產(chǎn)生更大的電壓降，導(dǎo)致傳導(dǎo)干擾增強(qiáng)。例如，在一個(gè)典型的功率因數(shù)校正電路中，開關(guān)頻率從50kHz提高到100kHz，開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電流變化率會(huì)增大，根據(jù)歐姆定律U=IR（其中U為電壓降，I為電流，R為導(dǎo)體電阻），在導(dǎo)體電阻不變的情況下，電流變化率的增大將導(dǎo)致電壓降增大，從而使傳導(dǎo)干擾增強(qiáng)。從輻射干擾的角度分析，開關(guān)頻率的升高會(huì)使功率因數(shù)校正電路中的變壓器、電感等元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電場(chǎng)變化更加劇烈，進(jìn)而產(chǎn)生更強(qiáng)的電磁輻射。根據(jù)麥克斯韋方程組，變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，形成電磁波向周圍空間輻射。當(dāng)開關(guān)頻率升高時(shí)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化頻率也隨之升高，輻射出的電磁波能量增加，干擾強(qiáng)度增強(qiáng)。例如，在一個(gè)開關(guān)頻率為100kHz的功率因數(shù)校正電路中，變壓器的繞組在電流變化時(shí)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)頻率為100kHz。當(dāng)開關(guān)頻率提高到200kHz時(shí)，交變磁場(chǎng)的頻率也變?yōu)?00kHz，此時(shí)輻射出的電磁波能量會(huì)顯著增加，對(duì)周圍電子設(shè)備的干擾也會(huì)更加嚴(yán)重。此外，開關(guān)頻率的變化還可能導(dǎo)致電磁干擾的頻率特性發(fā)生改變，使得原本在低頻段有效的抗干擾措施在高頻段失效。例如，傳統(tǒng)的濾波電路在低頻段能夠有效地抑制傳導(dǎo)干擾，但當(dāng)開關(guān)頻率升高到一定程度后，由于濾波元件的寄生參數(shù)等因素的影響，濾波電路的性能會(huì)下降，無法有效地抑制高頻傳導(dǎo)干擾。因此，在設(shè)計(jì)功率因數(shù)校正電路時(shí)，需要綜合考慮開關(guān)頻率對(duì)電磁干擾的影響，選擇合適的開關(guān)頻率，并采取相應(yīng)的抗干擾措施，以降低電磁干擾的強(qiáng)度。3.4.2布線與布局不合理的布線和布局是導(dǎo)致功率因數(shù)校正電路電磁干擾增加的重要因素。在功率因數(shù)校正電路中，布線和布局的不合理會(huì)導(dǎo)致電磁耦合增強(qiáng)，信號(hào)傳輸受到干擾，從而增加電磁干擾的強(qiáng)度。在布線方面，過長(zhǎng)的導(dǎo)線會(huì)增加導(dǎo)線的寄生電感和寄生電容，從而導(dǎo)致電磁干擾的產(chǎn)生。例如，當(dāng)導(dǎo)線長(zhǎng)度增加時(shí)，其寄生電感會(huì)增大，根據(jù)電磁感應(yīng)定律e=-L\frac{di}{dt}（其中e為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，L為寄生電感，\frac{di}{dt}為電流變化率），在電流變化率較大時(shí)，寄生電感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)很高，這會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng)和電磁干擾的產(chǎn)生。同時(shí)，過長(zhǎng)的導(dǎo)線還會(huì)增加信號(hào)傳輸?shù)难舆t，使信號(hào)失真，進(jìn)一步影響電路的性能。此外，導(dǎo)線之間的距離過近會(huì)導(dǎo)致電磁耦合增強(qiáng)，信號(hào)相互干擾。例如，當(dāng)兩條信號(hào)線平行且距離過近時(shí)，其中一條信號(hào)線上的電流變化會(huì)在另一條信號(hào)線上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而干擾信號(hào)的傳輸。在功率因數(shù)校正電路中，這種干擾可能會(huì)導(dǎo)致控制信號(hào)失真，影響開關(guān)管的正常工作，進(jìn)而增加電磁干擾的產(chǎn)生。布局不合理同樣會(huì)增加電磁干擾。將干擾源（如開關(guān)管、變壓器等）與敏感元件（如控制芯片、信號(hào)檢測(cè)電路等）放置得過于靠近，會(huì)使敏感元件更容易受到干擾。例如，開關(guān)管在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，如果控制芯片距離開關(guān)管過近，就可能受到電磁輻射的影響，導(dǎo)致控制信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響功率因數(shù)校正電路的正常運(yùn)行。此外，不合理的布局還可能導(dǎo)致散熱不良，使元件溫度升高，從而影響元件的性能，增加電磁干擾的產(chǎn)生。例如，在功率因數(shù)校正電路中，變壓器和功率開關(guān)管在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果布局不合理，散熱空間不足，熱量無法及時(shí)散發(fā)，會(huì)導(dǎo)致元件溫度升高，性能下降，進(jìn)而產(chǎn)生更多的電磁干擾。因此，在設(shè)計(jì)功率因數(shù)校正電路的布線和布局時(shí)，需要采取合理的措施來減少電磁干擾。例如，盡量縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度，減小導(dǎo)線的寄生電感和寄生電容；合理安排導(dǎo)線之間的距離，避免電磁耦合；將干擾源和敏感元件分開布局，減少干擾的影響；優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)，確保元件工作在正常的溫度范圍內(nèi)。通過這些措施，可以有效地降低功率因數(shù)校正電路的電磁干擾，提高其電磁兼容性。四、功率因數(shù)校正電路抗電磁干擾設(shè)計(jì)方法4.1硬件設(shè)計(jì)層面4.1.1濾波器設(shè)計(jì)濾波器是抑制功率因數(shù)校正電路電磁干擾的重要手段，主要分為無源濾波器和有源濾波器，它們?cè)谠?、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用場(chǎng)景上各有特點(diǎn)。無源濾波器由電感（L）、電容（C）和電阻（R）等無源元件組成，其基本原理是利用這些元件的阻抗特性，對(duì)特定頻率的電磁干擾信號(hào)進(jìn)行衰減或旁路。例如，低通濾波器允許低頻信號(hào)通過，而阻止高頻干擾信號(hào)；高通濾波器則相反，允許高頻信號(hào)通過，抑制低頻干擾；帶通濾波器只允許特定頻段的信號(hào)通過，其他頻段信號(hào)被衰減；帶阻濾波器則阻止特定頻段的信號(hào)，讓其他頻段信號(hào)順利通過。以常用的LC低通濾波器為例，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由一個(gè)電感和一個(gè)電容串聯(lián)組成（如圖2所示）。<插入圖2：LC低通濾波器電路圖>根據(jù)電感和電容的阻抗特性，電感的感抗X_{L}=2\pifL，電容的容抗X_{C}=\frac{1}{2\pifC}（其中f為信號(hào)頻率）。在低頻段，電感的感抗較小，電容的容抗較大，信號(hào)主要通過電感傳輸，濾波器對(duì)低頻信號(hào)的衰減較??；在高頻段，電感的感抗增大，電容的容抗減小，高頻干擾信號(hào)更容易通過電容旁路到地，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻干擾信號(hào)的有效抑制。例如，對(duì)于一個(gè)開關(guān)頻率為100kHz的功率因數(shù)校正電路，為了抑制該頻率及其諧波的電磁干擾，可以設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為50kHz的LC低通濾波器。假設(shè)電感值L=1mH，根據(jù)截止頻率公式f_{c}=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}，可計(jì)算出電容值C=\frac{1}{(2\pif_{c})^{2}L}=\frac{1}{(2\times3.14\times50\times10^{3})^{2}\times1\times10^{-3}}\approx10.14nF。通過合理選擇電感和電容的值，該LC低通濾波器能夠有效地抑制100kHz及其以上頻率的電磁干擾信號(hào)，使功率因數(shù)校正電路輸出的信號(hào)更加純凈。無源濾波器的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，在一些對(duì)電磁干擾抑制要求不是特別嚴(yán)格的場(chǎng)合應(yīng)用廣泛，如一般的家電產(chǎn)品中的電源電路。然而，無源濾波器的濾波特性受元件參數(shù)的影響較大，且在高頻段的濾波效果有限，對(duì)于復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境可能無法滿足要求。有源濾波器則包含有源元件，如運(yùn)算放大器（OPA），以及無源元件。其工作原理是利用運(yùn)算放大器的放大和緩沖作用，結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)（由無源元件構(gòu)成）來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)頻率的選擇性傳輸和更陡峭的濾波器截止特性。例如，在一個(gè)二階有源低通濾波器中，運(yùn)算放大器作為有源元件，提供增益和緩沖作用，反饋網(wǎng)絡(luò)由電阻和電容組成，決定濾波器的類型和特性（如圖3所示）。<插入圖3：二階有源低通濾波器電路圖>通過調(diào)整運(yùn)算放大器的增益和反饋網(wǎng)絡(luò)中電阻、電容的參數(shù)，可以靈活地改變?yōu)V波器的截止頻率、增益和通帶特性。有源濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的頻率選擇和動(dòng)態(tài)調(diào)整，適用于對(duì)電磁干擾抑制要求較高、信號(hào)質(zhì)量要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，如通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等。例如，在通信基站的功率因數(shù)校正電路中，由于通信信號(hào)對(duì)干擾非常敏感，需要使用有源濾波器來精確地抑制各種頻率的電磁干擾，確保通信信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。然而，有源濾波器的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，需要考慮運(yùn)算放大器的選型、穩(wěn)定性以及電源管理等問題，成本也相對(duì)較高。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)功率因數(shù)校正電路的具體需求和電磁干擾特性，綜合考慮無源濾波器和有源濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的濾波器類型和參數(shù)，以達(dá)到最佳的電磁干擾抑制效果。4.1.2屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)是通過在功率因數(shù)校正電路周圍設(shè)置屏蔽體，來阻擋電磁波的傳播，從而減少電磁干擾的一種有效方法。其原理基于電磁波在不同介質(zhì)中的傳播特性，當(dāng)電磁波遇到金屬等導(dǎo)電性能良好的屏蔽體時(shí)，會(huì)在屏蔽體表面發(fā)生反射和吸收，從而減弱電磁波的傳播強(qiáng)度。根據(jù)屏蔽的對(duì)象和原理，屏蔽主要可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。電場(chǎng)屏蔽主要是將電場(chǎng)感應(yīng)看成分布電容間的耦合，通過在干擾源和受擾設(shè)備之間設(shè)置接地的金屬屏蔽板，來阻擋電場(chǎng)干擾的傳播。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：屏蔽板應(yīng)盡量靠近受保護(hù)物，且接地必須良好，這樣可以有效地降低分布電容，減少電場(chǎng)耦合；屏蔽板的形狀對(duì)屏蔽效能有明顯影響，全封閉的金屬盒屏蔽效果最好，但在實(shí)際工程中往往難以實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)具體情況選擇合適的形狀；屏蔽板的材料以良導(dǎo)體為好，如銅、鋁等，對(duì)厚度無嚴(yán)格要求，只要有足夠的強(qiáng)度即可。例如，在功率因數(shù)校正電路的控制電路板中，為了防止開關(guān)管等干擾源產(chǎn)生的電場(chǎng)干擾控制芯片的正常工作，可以在控制芯片周圍設(shè)置一圈接地的銅箔屏蔽層，有效地阻擋電場(chǎng)干擾的傳播，保證控制芯片的穩(wěn)定運(yùn)行。磁場(chǎng)屏蔽通常是針對(duì)直流或低頻磁場(chǎng)的屏蔽，其效果相對(duì)電場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽要差一些。其屏蔽機(jī)理主要是依靠高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻，對(duì)磁通起著分路的作用，使得屏蔽體內(nèi)部的磁場(chǎng)大為減弱。在設(shè)計(jì)磁場(chǎng)屏蔽時(shí)，應(yīng)選用高導(dǎo)磁材料，如坡莫合金等，并增加屏蔽體的厚度，以減小屏蔽體的磁阻；被屏蔽的物體不要安排在緊靠屏蔽體的位置上，以盡量減小通過被屏蔽物體體內(nèi)的磁通；同時(shí)要注意屏蔽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免接縫、通風(fēng)孔等增加屏蔽體的磁阻，從而降低屏蔽效果。對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽，可采用雙層磁屏蔽體的結(jié)構(gòu)，當(dāng)屏蔽外部強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，屏蔽體的外層選用不易飽和的材料，如硅鋼，內(nèi)部選用容易達(dá)到飽和的高導(dǎo)磁材料，如坡莫合金等；反之，屏蔽內(nèi)部強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，材料的排列次序則相反。在功率因數(shù)校正電路中，對(duì)于變壓器等產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的元件，可以采用高導(dǎo)磁材料制成的屏蔽罩進(jìn)行屏蔽，減少磁場(chǎng)對(duì)周圍電路的干擾。電磁場(chǎng)屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁場(chǎng)在空間傳播的一種措施。其屏蔽機(jī)理包括三個(gè)方面：當(dāng)電磁波到達(dá)屏蔽體表面時(shí)，由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續(xù)，對(duì)入射波產(chǎn)生反射，這種反射不要求屏蔽材料必須有一定的厚度，只要求交界面上的不連續(xù)；未被表面反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量，在體內(nèi)向前傳播的過程中，被屏蔽材料所衰減，即所謂的吸收；在屏蔽體內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量，傳到材料的另一表面時(shí)，遇到金屬-空氣阻抗不連續(xù)的交界面，會(huì)形成再次反射，并重新返回屏蔽體內(nèi)，這種反射在兩個(gè)金屬的交界面上可能有多次。電磁屏蔽體對(duì)電磁的衰減主要是基于電磁波的反射和吸收。在選擇屏蔽材料時(shí)，適用于底板和機(jī)殼的材料大多數(shù)是良導(dǎo)體，如銅、鋁等，可以屏蔽電場(chǎng)，主要的屏蔽機(jī)理是反射信號(hào)而不是吸收；對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽需要鐵磁材料，如高導(dǎo)磁率合金和鐵，主要的屏蔽機(jī)理是吸收而不是反射；在強(qiáng)電磁環(huán)境中，要求材料能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種成分，因此需要結(jié)構(gòu)上完好的鐵磁材料。屏蔽效率直接受材料的厚度以及搭接和接地方法好壞的影響。為了提高屏蔽效果，必須盡量減少結(jié)構(gòu)的電氣不連續(xù)性，例如增加縫隙深度，減少縫隙長(zhǎng)度，在結(jié)合面上加入導(dǎo)電襯墊，在接縫處涂上導(dǎo)電涂料，縮短螺釘間距離等。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于功率因數(shù)校正電路的整體屏蔽，可以采用金屬屏蔽罩，將整個(gè)電路封裝在屏蔽罩內(nèi)，有效地阻擋電磁場(chǎng)干擾的傳播，提高電路的電磁兼容性。4.1.3接地技術(shù)接地技術(shù)在功率因數(shù)校正電路抗電磁干擾設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用，其主要目的是為電路提供一個(gè)公共的參考電位，同時(shí)將電磁干擾信號(hào)引入大地，從而保證電路的正常運(yùn)行和人員安全。接地的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，接地可以防止人身觸電，當(dāng)電路出現(xiàn)漏電或設(shè)備外殼帶電時(shí)，接地能夠?qū)㈦娏魍ㄟ^接地線引入大地，避免電流通過人體，保障人身安全；其次，接地能夠有效抑制電磁干擾，穩(wěn)定系統(tǒng)電位，通過將干擾信號(hào)引入大地，減少雜散電流和電磁感應(yīng)的影響，提高系統(tǒng)的抗干擾能力；此外，接地還可以防止設(shè)備因電壓沖擊而損壞，如在遭受雷擊或其他異常電壓時(shí)，接地能夠?qū)⑦^高的電壓迅速引入大地，保護(hù)設(shè)備安全。常見的接地方式包括單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地。單點(diǎn)接地是指所有電路的接地都連接到一個(gè)公共的接地點(diǎn)，這種接地方式適用于低頻電路，能夠有效避免地環(huán)路電流產(chǎn)生的電磁干擾。例如，在一個(gè)低頻的功率因數(shù)校正電路中，將所有的信號(hào)地和電源地都連接到同一個(gè)接地點(diǎn)，可以減少地電位差引起的干擾，保證電路的穩(wěn)定性。多點(diǎn)接地則是多個(gè)電路的接地分別連接到不同的接地點(diǎn)，然后這些接地點(diǎn)再連接到一個(gè)公共的接地平面或接地母線，這種接地方式適用于高頻電路，能夠降低接地阻抗，減少高頻信號(hào)的反射和干擾。在高頻工作的功率因數(shù)校正電路中，采用多點(diǎn)接地可以使高頻電流迅速回流，減少電磁干擾的產(chǎn)生?；旌辖拥貏t是結(jié)合了單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)電路的不同部分和頻率特性，選擇合適的接地方式，以達(dá)到最佳的抗干擾效果。例如，在一個(gè)包含低頻控制電路和高頻功率電路的功率因數(shù)校正系統(tǒng)中，對(duì)于低頻控制電路采用單點(diǎn)接地，保證信號(hào)的穩(wěn)定性；對(duì)于高頻功率電路采用多點(diǎn)接地，降低接地阻抗，減少高頻干擾。在接地設(shè)計(jì)過程中，有許多需要注意的事項(xiàng)。首先，要確保接地電阻足夠小，一般要求接地電阻小于4歐姆，以保證接地的有效性。接地電阻過大，會(huì)導(dǎo)致接地電流在接地電阻上產(chǎn)生較大的電壓降，影響接地效果，甚至可能使設(shè)備外殼帶電，危及人身安全。其次，接地線應(yīng)具有足夠的截面積，以保證能夠承載可能出現(xiàn)的大電流，避免因電流過大而發(fā)熱燒毀。同時(shí)，接地線應(yīng)盡量縮短，減少電感和電阻，降低信號(hào)傳輸?shù)膿p耗和干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要注意不同接地系統(tǒng)之間的兼容性和隔離，避免相互干擾。例如，在一個(gè)包含模擬電路和數(shù)字電路的功率因數(shù)校正電路中，模擬地和數(shù)字地應(yīng)分開設(shè)計(jì)，然后通過合適的方式進(jìn)行連接，如采用單點(diǎn)接地或磁珠連接，以減少數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾。4.1.4元件選型優(yōu)化在功率因數(shù)校正電路中，元件的選擇對(duì)電磁干擾的產(chǎn)生和抑制有著重要影響。選擇低噪聲、高性能的元件能夠有效減少電磁干擾的產(chǎn)生，提高電路的電磁兼容性。對(duì)于功率開關(guān)管，應(yīng)優(yōu)先選擇開關(guān)速度快、導(dǎo)通電阻低、寄生電容和電感小的器件。例如，采用碳化硅（SiC）或氮化鎵（GaN）等新型寬禁帶半導(dǎo)體材料制成的開關(guān)管，相較于傳統(tǒng)的硅基開關(guān)管，具有更高的開關(guān)速度和更低的導(dǎo)通電阻。以SiCMOSFET為例，其開關(guān)速度比傳統(tǒng)硅基MOSFET快數(shù)倍，導(dǎo)通電阻可降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。這使得在開關(guān)過程中，電壓和電流的變化更加迅速，能夠有效減少開關(guān)損耗，同時(shí)由于寄生參數(shù)小，也能降低電磁干擾的產(chǎn)生。在一個(gè)開關(guān)頻率為500kHz的功率因數(shù)校正電路中，使用SiCMOSFET作為功率開關(guān)管，相較于傳統(tǒng)硅基MOSFET，其開關(guān)損耗降低了約30%，電磁干擾強(qiáng)度也明顯降低。二極管的選擇同樣關(guān)鍵，應(yīng)選用反向恢復(fù)時(shí)間短、反向漏電流小的二極管。肖特基二極管由于其具有正向?qū)▔航档汀⒎聪蚧謴?fù)時(shí)間極短的特點(diǎn)，在功率因數(shù)校正電路中得到廣泛應(yīng)用。例如，在一個(gè)輸出電流為10A的功率因數(shù)校正電路中，使用肖特基二極管作為整流二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間可低至幾十納秒，相比普通的硅二極管，大大減少了反向恢復(fù)過程中產(chǎn)生的電流尖峰和電磁干擾。電感和變壓器作為功率因數(shù)校正電路中的重要儲(chǔ)能元件，其性能對(duì)電磁干擾也有顯著影響。應(yīng)選擇低磁滯損耗、高飽和磁通密度的磁性材料，如鐵氧體、非晶合金等。同時(shí)，優(yōu)化電感和變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少漏感。例如，采用環(huán)形磁芯的電感，其漏感明顯低于E型磁芯電感，能夠有效降低因漏感引起的電壓尖峰和電磁輻射。在一個(gè)電感值為100μH的功率因數(shù)校正電路中，使用環(huán)形磁芯電感，相較于E型磁芯電感，其漏感降低了約50%，電磁干擾強(qiáng)度也隨之降低。此外，對(duì)于其他元件，如電容、電阻等，也應(yīng)選擇低噪聲、穩(wěn)定性好的產(chǎn)品。在選擇電容時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路的工作頻率和要求，選擇合適的電容類型和參數(shù)。例如，在高頻電路中，陶瓷電容由于其具有低等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效串聯(lián)電感（ESL）的特點(diǎn)，能夠有效抑制高頻噪聲；而在低頻濾波中，電解電容則因其大容量的特性被廣泛應(yīng)用。在功率因數(shù)校正電路的輸入和輸出端，合理搭配陶瓷電容和電解電容，能夠有效濾除不同頻率的電磁干擾。通過選擇低噪聲、高性能的元件，并根據(jù)電路的工作特性進(jìn)行合理搭配和優(yōu)化，可以從源頭上減少功率因數(shù)校正電路電磁干擾的產(chǎn)生，提高電路的整體性能和電磁兼容性。4.2軟件控制策略4.2.1軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù)是相對(duì)傳統(tǒng)硬開關(guān)技術(shù)而言的一種先進(jìn)電力電子技術(shù)，在功率因數(shù)校正電路中具有重要應(yīng)用。在傳統(tǒng)的硬開關(guān)技術(shù)中，開關(guān)元件（如晶體管、MOSFET等）在開通和關(guān)斷過程中，電壓和電流會(huì)同時(shí)出現(xiàn)較大值，導(dǎo)致較大的開關(guān)損耗和電磁干擾。例如，在一個(gè)開關(guān)頻率為100kHz的硬開關(guān)功率因數(shù)校正電路中，開關(guān)管在開通瞬間，電流迅速上升，電壓尚未完全下降，此時(shí)電壓和電流的乘積產(chǎn)生較大的功率損耗，同時(shí)快速變化的電壓和電流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射。軟開關(guān)技術(shù)則通過引入諧振、緩沖電路等手段，使開關(guān)元件在開通前電壓先降到零（零電壓開通ZVS）或在關(guān)斷前電流先降到零（零電流關(guān)斷ZCS）。以零電壓開通為例，其實(shí)現(xiàn)方式通常是在開關(guān)管兩端并聯(lián)諧振電容，在開關(guān)開通前，通過控制電路使諧振電容與電路中的電感發(fā)生諧振，將開關(guān)管兩端的電壓降低到零，然后再開通開關(guān)管。這樣，在開關(guān)開通時(shí)，電流的上升不會(huì)產(chǎn)生電壓變化，從而避免了電壓和電流的重疊，顯著降低了開關(guān)損耗。軟開關(guān)技術(shù)對(duì)降低電磁干擾具有顯著作用。由于軟開關(guān)技術(shù)能夠降低開關(guān)過程中電壓和電流的變化率（dv/dt和di/dt），從而減少了電磁輻射和干擾。在硬開關(guān)過程中，快速變化的電壓和電流會(huì)產(chǎn)生高頻諧波，這些諧波通過傳導(dǎo)和輻射的方式傳播，對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。而軟開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電壓和電流的平滑切換，使電磁干擾的強(qiáng)度大幅降低。例如，在采用軟開關(guān)技術(shù)的功率因數(shù)校正電路中，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，其電磁干擾強(qiáng)度相較于硬開關(guān)電路降低了約20dB，有效提高了電路的電磁兼容性。此外，軟開關(guān)技術(shù)還能夠降低開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率。在傳統(tǒng)硬開關(guān)電路中，開關(guān)損耗占總損耗的比例較大，尤其是在高頻工作時(shí)，開關(guān)損耗會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率顯著下降。而軟開關(guān)技術(shù)通過優(yōu)化開關(guān)過程，使電壓和電流在開關(guān)前后均實(shí)現(xiàn)零狀態(tài)，從而顯著降低了開關(guān)損耗。以一個(gè)功率為100W的功率因數(shù)校正電路為例，采用軟開關(guān)技術(shù)后，開關(guān)損耗降低了約30%，系統(tǒng)效率從原來的80%提高到了85%，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和提高系統(tǒng)性能的目的。4.2.2調(diào)制策略優(yōu)化調(diào)制策略在功率因數(shù)校正電路中對(duì)電磁干擾有著重要影響，通過優(yōu)化調(diào)制策略可以有效減少電磁干擾的產(chǎn)生。常見的調(diào)制策略包括脈沖寬度調(diào)制（PWM）、脈沖頻率調(diào)制（PFM）和混合調(diào)制等，它們各自具有不同的特點(diǎn)和對(duì)電磁干擾的影響機(jī)制。脈沖寬度調(diào)制（PWM）是通過改變脈沖的寬度來控制輸出電壓或電流的大小。在PWM調(diào)制中，開關(guān)頻率保持不變，通過調(diào)整脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的調(diào)節(jié)。例如，在一個(gè)Boost型功率因數(shù)校正電路中，采用PWM調(diào)制，開關(guān)頻率設(shè)定為50kHz，當(dāng)需要提高輸出功率時(shí)，增加脈沖的占空比，使開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間延長(zhǎng)，電感儲(chǔ)存的能量增加，從而提高輸出電壓。然而，PWM調(diào)制在固定開關(guān)頻率下，會(huì)產(chǎn)生固定頻率的諧波，這些諧波會(huì)通過傳導(dǎo)和輻射的方式傳播，形成電磁干擾。而且，當(dāng)開關(guān)頻率較低時(shí)，電流紋波較大，也會(huì)增加電磁干擾的強(qiáng)度。脈沖頻率調(diào)制（PFM）則是通過改變脈沖的頻率來控制輸出。在PFM調(diào)制中，脈沖寬度保持不變，通過調(diào)整開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的調(diào)節(jié)。例如，在一些小功率的功率因數(shù)校正電路中，采用PFM調(diào)制，當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，降低開關(guān)頻率，減少開關(guān)損耗；當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，提高開關(guān)頻率，以滿足功率需求。PFM調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是在輕載時(shí)能夠降低開關(guān)頻率，減少開關(guān)損耗，從而降低電磁干擾。但是，PFM調(diào)制會(huì)使開關(guān)頻率變化范圍較大，導(dǎo)致電磁干擾的頻率分布較寬，增加了濾波的難度?；旌险{(diào)制則結(jié)合了PWM和PFM的優(yōu)點(diǎn)，在不同的工作條件下采用不同的調(diào)制方式。例如，在重載時(shí)采用PWM調(diào)制，以保證輸出功率的穩(wěn)定；在輕載時(shí)采用PFM調(diào)制，以降低開關(guān)損耗和電磁干擾。通過這種方式，可以在不同的工作狀態(tài)下優(yōu)化調(diào)制策略，有效減少電磁干擾的產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí)際的功率因數(shù)校正電路應(yīng)用中，采用混合調(diào)制策略后，在輕載時(shí)電磁干擾強(qiáng)度降低了約15dB，在重載時(shí)也能保持較好的功率因數(shù)校正效果。優(yōu)化調(diào)制策略的方法主要包括優(yōu)化PWM的占空比和頻率、采用多電平調(diào)制技術(shù)等。在優(yōu)化PWM的占空比和頻率方面，可以根據(jù)負(fù)載的變化實(shí)時(shí)調(diào)整占空比和頻率，使電路在不同工作狀態(tài)下都能保持較低的電磁干擾。采用多電平調(diào)制技術(shù)，如三電平、五電平調(diào)制等，可以將輸出電壓或電流分成多個(gè)電平，減小電壓變化率，從而降低電磁干擾。在一個(gè)采用三電平調(diào)制的功率因數(shù)校正電路中，與傳統(tǒng)的兩電平調(diào)制相比，電磁干擾強(qiáng)度降低了約10dB，同時(shí)提高了功率因數(shù)校正的精度和效率。4.2.3數(shù)字控制算法應(yīng)用數(shù)字控制算法在功率因數(shù)校正電路中對(duì)于精確控制和抑制電磁干擾起著關(guān)鍵作用。與傳統(tǒng)的模擬控制相比，數(shù)字控制具有更高的精度和靈活性，能夠更好地滿足功率因數(shù)校正電路對(duì)控制性能的要求。在精確控制方面，數(shù)字控制算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因數(shù)校正電路的各種參數(shù)進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè)和調(diào)整。例如，通過數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）或微控制器（MCU），可以實(shí)時(shí)采集輸入電壓、電流和輸出電壓、電流等信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制算法進(jìn)行精確計(jì)算和處理。以平均電流控制算法為例，該算法通過對(duì)輸入電流進(jìn)行采樣和積分，計(jì)算出平均電流值，并與參考電流進(jìn)行比較，通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，使輸入電流跟蹤參考電流，從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。在一個(gè)采用平均電流控制算法的功率因數(shù)校正電路中，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，功率因數(shù)可以達(dá)到0.99以上，電流諧波含量THD小于5%，實(shí)現(xiàn)了高精度的功率因數(shù)校正。數(shù)字控制算法還能夠有效抑制電磁干擾。通過優(yōu)化控制算法，可以減少開關(guān)管的開關(guān)次數(shù)和開關(guān)損耗，從而降低電磁干擾的產(chǎn)生。滯環(huán)控制算法在功率因數(shù)校正電路中，通過設(shè)置滯環(huán)寬度，當(dāng)電流達(dá)到滯環(huán)上限時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷；當(dāng)電流下降到滯環(huán)下限時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通。這種控制方式可以使開關(guān)管的開關(guān)頻率在一定范圍內(nèi)變化，避免了固定開關(guān)頻率產(chǎn)生的諧波干擾。同時(shí)，數(shù)字控制算法還可以結(jié)合軟開關(guān)技術(shù)、調(diào)制策略優(yōu)化等方法，進(jìn)一步降低電磁干擾。例如，在采用數(shù)字控制的功率因數(shù)校正電路中，結(jié)合軟開關(guān)技術(shù)，通過數(shù)字控制算法精確控制軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)條件，使開關(guān)管在零電壓或零電流狀態(tài)下開通和關(guān)斷，有效降低了電磁干擾的強(qiáng)度。此外，數(shù)字控制算法還具有易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制策略、方便系統(tǒng)升級(jí)和調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同的功率因數(shù)校正電路需求和電磁干擾特性，選擇合適的數(shù)字控制算法，并結(jié)合其他抗干擾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因數(shù)校正電路的精確控制和有效電磁干擾抑制。五、案例分析5.1案例一：某開關(guān)電源功率因數(shù)校正電路5.1.1電路介紹該開關(guān)電源功率因數(shù)校正電路采用了升壓型（Boost）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其電路原理圖如圖4所示。<插入圖4：某開關(guān)電源功率因數(shù)校正電路原理圖>主電路由一個(gè)全波整流橋（DB1）、功率開關(guān)管（Q1，采用型號(hào)為IRF540N的MOSFET）、二極管（D1，采用肖特基二極管MBR20100CT）、電感（L1，電感值為1mH）、輸出電容（C1，電容值為100μF）以及控制芯片（U1，采用UC3854B）等組成。其工作過程為：交流輸入電壓經(jīng)全波整流橋DB1整流后，得到直流電壓，再通過電感L1、功率開關(guān)管Q1和二極管D1組成的Boost變換器進(jìn)行功率因數(shù)校正?？刂菩酒琔C3854B根據(jù)輸入電壓和電流的反饋信號(hào)，通過控制功率開關(guān)管Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷，使輸入電流跟蹤輸入電壓的變化，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。該功率因數(shù)校正電路主要應(yīng)用于一款額定功率為300W的開關(guān)電源，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。該開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、通信基站等領(lǐng)域，對(duì)電源的穩(wěn)定性和電磁兼容性要求較高。在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中，如可編程邏輯控制器（PLC）、變頻器等，需要穩(wěn)定的電源供應(yīng)來保證設(shè)備的正常運(yùn)行。而通信基站中，大量的電子設(shè)備對(duì)電源的電磁兼容性要求嚴(yán)格，以避免對(duì)通信信號(hào)產(chǎn)生干擾。5.1.2電磁干擾問題及分析在實(shí)際運(yùn)行中，該功率因數(shù)校正電路出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的電磁干擾問題。通過電磁干擾測(cè)試設(shè)備對(duì)該電路進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其傳導(dǎo)干擾在150kHz-30MHz頻段內(nèi)超出了CISPR22標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，輻射干擾在30MHz-1GHz頻段內(nèi)也存在超標(biāo)情況。具體表現(xiàn)為，在使用該開關(guān)電源的電子設(shè)備周圍，一些對(duì)電磁干擾敏感的設(shè)備，如無線通信設(shè)備、音頻設(shè)備等，出現(xiàn)了信號(hào)失真、雜音等異常現(xiàn)象。經(jīng)分析，該電路產(chǎn)生電磁干擾的主要原因如下：首先，功率開關(guān)管Q1在導(dǎo)通和關(guān)斷瞬間，會(huì)產(chǎn)生陡峭的電壓和電流變化率（dv/dt和di/dt）。以Q1的開通瞬間為例，根據(jù)實(shí)際測(cè)量，電流在10ns內(nèi)從0上升到5A，計(jì)算可得di/dt=5A/10ns=5×10^8A/s。如此高的di/dt會(huì)在與之相連的導(dǎo)線上產(chǎn)生較強(qiáng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成傳導(dǎo)干擾源。同時(shí)，快速的dv/dt會(huì)通過寄生電容產(chǎn)生位移電流，導(dǎo)致電磁輻射增強(qiáng)。其次，二極管D1在反向恢復(fù)階段，電流急劇變化，產(chǎn)生很高的di/dt。根據(jù)實(shí)際測(cè)試，D1的反向恢復(fù)時(shí)間為50ns，反向恢復(fù)電流峰值為2A，則反向恢復(fù)過程中的di/dt=2A/50ns=4×10^7A/s。這會(huì)在二極管的引線上產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成電磁干擾源，并且與電路中的寄生電感和寄生電容相互作用，產(chǎn)生高頻振蕩，進(jìn)一步增強(qiáng)電磁干擾。此外，電路中的電感L1在儲(chǔ)能和釋放能量過程中，電流的變化也會(huì)導(dǎo)致電磁干擾的產(chǎn)生。在電感儲(chǔ)能階段，電流從零開始逐漸增加，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，會(huì)在電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成傳導(dǎo)干擾。在電感釋放能量時(shí)，電流逐漸減小，同樣會(huì)產(chǎn)生較大的電流變化率，產(chǎn)生高頻的電磁干擾，通過輻射的方式向周圍空間傳播。5.1.3抗干擾設(shè)計(jì)措施及效果評(píng)估針對(duì)上述電磁干擾問題，采取了以下抗干擾設(shè)計(jì)措施：增加濾波器：在交流輸入側(cè)增加了一款由電感L2（電感值為100μH）、電容C2（電容值為0.1μF）和電容C3（電容值為10nF）組成的π型低通濾波器，其電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。該濾波器能夠有效抑制150kHz以上頻率的傳導(dǎo)干擾信號(hào)，使輸入電流更加平滑，減少諧波成分。<插入圖5：交流輸入側(cè)π型低通濾波器電路圖>優(yōu)化布局布線：對(duì)印刷電路板（PCB）進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，縮短了功率開關(guān)管Q1、二極管D1和電感L1之間的連線長(zhǎng)度，減小了導(dǎo)線的寄生電感和寄生電容。將敏感元件遠(yuǎn)離干擾源，如將控制芯片U1與功率開關(guān)管Q1、二極管D1等元件保持一定的距離，減少電磁耦合。同時(shí)，合理規(guī)劃了電源層和地層，增加了接地面積，降低了接地電阻，提高了電路的抗干擾能力。采用屏蔽技術(shù)：為功率因數(shù)校正電路添加了金屬屏蔽罩，將整個(gè)電路封裝在屏蔽罩內(nèi)。屏蔽罩采用厚度為0.5mm的鋁合金材料，能夠有效阻擋電磁輻射，防止干擾信號(hào)向外傳播。同時(shí)，對(duì)屏蔽罩進(jìn)行了良好的接地處理，確保屏蔽效果。采取上述抗干擾設(shè)計(jì)措施后，再次對(duì)該功率因數(shù)校正電路進(jìn)行電磁干擾測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，傳導(dǎo)干擾在150kHz-30MHz頻段內(nèi)均低于CISPR22標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，輻射干擾在30MHz-1GHz頻段內(nèi)也滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在使用該開關(guān)電源的電子設(shè)備周圍，無線通信設(shè)備、音頻設(shè)備等不再出現(xiàn)信號(hào)失真、雜音等異常現(xiàn)象，說明抗干擾設(shè)計(jì)措施取得了良好的效果，有效降低了功率因數(shù)校正電路的電磁干擾，提高了其電磁兼容性。5.2案例二：比亞迪三相單相二合一功率因數(shù)校正電路5.2.1專利背景與電路特點(diǎn)隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，充電設(shè)備的性能和兼容性成為關(guān)鍵問題。在交流充電電路中，功率因數(shù)校正電路是不可或缺的部分，現(xiàn)有技術(shù)中雖已存在三相功率因數(shù)校正和單向功率因數(shù)校正二合一的電路，但在其工作過程中，電感前端存在一定程度的電磁干擾（EMI），這些干擾會(huì)串?dāng)_到周圍電路，惡化整機(jī)電磁兼容性（EMC）性能。比亞迪股份有限公司針對(duì)這一問題展開研究，取得了名為“三相單相二合一的功率因數(shù)校正電路、充電設(shè)備及車輛”的專利，授權(quán)公告號(hào)CN222147410U，申請(qǐng)日期為2024年3月。該三相單相二合一功率因數(shù)校正電路主要包括電路模塊和濾波模塊。電路模塊中的相線輸入端、電感單元和橋臂單元依次連接，開關(guān)單元設(shè)置于相線輸入端與電感單元之間，用于控制功率因數(shù)校正電路進(jìn)入三相工作模式或者單相工作模式。其中，電感單元包括第一電感、第二電感和第三電感，橋臂單元包括第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂。第一電感的第一端通過開關(guān)單元與相線輸入端的第一相線輸入端連接，第二端與第一橋臂的橋臂中點(diǎn)連接；第二電感的第一端通過開關(guān)單元與相線輸入端的第二相線輸入端連接，第二端與第二橋臂的橋臂中點(diǎn)連接；第三電感的第一端通過開關(guān)單元與相線輸入端的第三相線輸入端連接，第二端與第三橋臂的橋臂中點(diǎn)連接；零線輸入端與第四橋臂的橋臂中點(diǎn)連接。開關(guān)單元具體包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)，第一開關(guān)的第一端與第一相線輸入端連接，第二端與第一電感連接；第二開關(guān)為單刀雙擲開關(guān)，兩個(gè)不動(dòng)端分別與第一相線輸入端和第二相線輸入端連接，動(dòng)端與第二電感連接；第三開關(guān)的第一端與第三相線輸入端連接，第二端與第三電感連接。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得電路能夠根據(jù)實(shí)際需求靈活切換工作模式，適應(yīng)不同的充電場(chǎng)景。5.2.2濾波模塊降低電磁干擾原理濾波模塊與電路模塊中的電感單元連接，在功率因數(shù)校正電路為三相或單相工作模式的情況下，都能有效降低電路的電磁干擾。在三相工作模式時(shí)，濾波模塊作為高頻低阻反饋電路設(shè)置在電感單元與母線中位點(diǎn)之間。當(dāng)電路工作在三相模式下，開關(guān)動(dòng)作和電感儲(chǔ)能、釋能過程會(huì)產(chǎn)生高頻干擾信號(hào)。濾波模塊利用自身的低阻特性，為這些高頻干擾信號(hào)提供了一個(gè)低阻抗的反饋路徑，使干擾信號(hào)能夠通過該路徑回流，避免其向外傳播，從而減少對(duì)周圍電路的干擾。例如，在三相工作時(shí)，電感電流的快速變化會(huì)產(chǎn)生高頻諧波，這些諧波原本可能會(huì)通過電路的其他部分傳播出去，形成電磁干擾。但濾波模塊的存在，使得高頻諧波能夠通過其低阻路徑被有效抑制，降低了電磁干擾的強(qiáng)度。在單相工作模式下，濾波模塊作為X電容設(shè)置在電感單元與零線輸入端之間。X電容主要用于抑制差模干擾，在單相工作時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生差模干擾信號(hào)，如開關(guān)管的快速通斷會(huì)導(dǎo)致電流在相線和零線之間產(chǎn)生波動(dòng)，形成差模干擾。X電容的特性使其能夠?qū)@種差模干擾信號(hào)起到旁路作用，將干擾信號(hào)通過電容導(dǎo)入大地，從而降低了差模干擾對(duì)電路的影響，提高了電路在單相工作模式下的電磁兼容性。5.2.3應(yīng)用效果與優(yōu)勢(shì)該功率因數(shù)校正電路在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出了顯著的效果和優(yōu)勢(shì)。從應(yīng)用效果來看，通過濾波模塊在不同工作模式下對(duì)電磁干擾的有效抑制，大大提升了充電設(shè)備和車輛的電磁兼容性。在實(shí)際充電過程中，減少了對(duì)周圍電子設(shè)備的干擾，保證了充電設(shè)備自身的穩(wěn)定運(yùn)行。例如，在電動(dòng)汽車充電時(shí)，不會(huì)對(duì)車內(nèi)其他電子系統(tǒng)如車載通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等產(chǎn)生干擾，確保了車內(nèi)電子設(shè)備的正常工作。在優(yōu)勢(shì)方面，首先，該電路實(shí)現(xiàn)了三相和單相工作模式的二合一，提高了充電設(shè)備的通用性和靈活性，能夠適應(yīng)不同的充電環(huán)境和需求。無論是在三相電源的快速充電站，還是在單相電源的家庭充電樁，都能正常工作，為用戶提供便利。其次，通過降低電磁干擾，提升了充電設(shè)備和車輛的整體性能和可靠性，減少了因電磁干擾導(dǎo)致的故障和異常情況，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。此外，該專利技術(shù)的應(yīng)用有助于比亞迪在電動(dòng)汽車領(lǐng)域進(jìn)一步提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)電動(dòng)汽車的普及和應(yīng)用。六、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析6.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與搭建為了驗(yàn)證功率因數(shù)校正電路抗電磁干擾設(shè)計(jì)的有效性，設(shè)計(jì)并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谕ㄟ^實(shí)際測(cè)量和分析，評(píng)估采用各種抗電磁干擾設(shè)計(jì)方法后，功率因數(shù)校正電路在電磁干擾抑制方面的性能提升情況。實(shí)驗(yàn)方案采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，分別對(duì)未采取抗電磁干擾設(shè)計(jì)的原始功率因數(shù)校正電路和采用了多種抗電磁干擾設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)型功率因數(shù)校正電路進(jìn)行測(cè)試和分析。在實(shí)驗(yàn)過程中，保持輸入電壓、負(fù)載等條件不變，以便準(zhǔn)確對(duì)比不同電路的電磁干擾特性。實(shí)驗(yàn)電路搭建基于常見的Boost型功率因數(shù)校正電路，其主電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。<插入圖6：實(shí)驗(yàn)用Boost型功率因數(shù)校正電路原理圖>電路中，交流輸入電壓經(jīng)全波整流橋（DB1）整流后，通過電感（L1）、功率開關(guān)管（Q1，采用型號(hào)為IRF540N的MOSFET）和二極管（D1，采用肖特基二極管