電容C1、C2的工作原理及其相關設計

在交流輸入電壓過零處附近，由于電感電流很小，慢恢復二極管無法保持較長時間的反向恢復特性。此時，PFC電路會處于自由諧振工作狀態，從而導致慢恢復二極管陰陽極兩端電壓不再保持與輸入電壓之間的穩定電平，會出現如圖6中所示的高頻抖動電壓。從理論上來說，該高頻抖動會帶來較大的共模干擾。解決方法可以在慢恢復二極管上并聯較大容量的電容，通過電容的充放電特性，消除該高頻抖動。加電容后的電壓波形如圖7所示，由圖中波形可看到增加C1、C2后，有效消除了慢恢復二極管兩端電壓的高頻震蕩。

增加C1、C2后，電路的工作狀態分析如下（以交流由正半周至負半周過零點附近為例，具體工作時序請見圖8，具體波形請見圖9）：

狀態1：在過零附近，在Q2有驅動信號之前，各器件的狀態如下：Vds_Q1=Vds_Q2=VD2=0，Vc1=Vc2=VD4=0, VD1=VD3=Uo

狀態2：當Q2開始有驅動信號，Q2開通，交流電壓給PFC電感L充電，電感電流iL線性上升，由于C1、C2被二極管鉗位，其電壓維持上一個狀態的電壓，各器件的狀態如下：

Vds_Q1=Vds_Q2=0，Vc1=Vc2=VD4= VD2，VD1=VD3=Uo-Vc2

狀態3：當Q2關斷，PFC電感電流續流，給C1、C2充電，但由于此時PFC電感儲能有限，無法使電容電壓在續流期間快速上升至Uo，故C1、C2上電壓在Q2再次導通前只能線性上升至一定的電壓U1。

當Q2再次開通關斷，電路交替進入狀態2和狀態3，直至電容C1、C2電壓上升至Uo，結束C1、C2在過零點附近的臺階式的電壓爬升狀態。在交流輸入由負半周至正半周變化的過零點附近，C1、C2也會經歷類似模式的臺階式放電過程。

圖6a. 交流電壓過零處波形

圖6b. 展開波形

圖6：53.5V輸出輕載，未加電容波形：C1(黃色): Vds_Q1；C2(紅色):VD4；C3(藍色):VD1；C4(綠色):iL

圖7a. 交流電壓過零處波形

圖7b. 展開波形

圖7：53.5V輸出輕載，加電容后波形：C1(黃色): Vds_Q1；C2(紅色):VD4；C3(藍色):VD1；C4(綠色):iL

圖8 交流輸入過零處電容充電工作狀態（從正半周到負半周）工作狀態2

圖8 交流輸入過零處電容充電工作狀態（從正半周到負半周）工作狀態3

C1(黃色): Vds_Q1; C2(紅色): VD4; C3(藍色):VD1；C4(綠色):iL

C1(黃色): Vds_Q2; C2(紅色): VD3; C3(藍色):VD2; C4(綠色):iL

C1(黃色): Vac; C2(紅色): Vc1; C3(藍色):VL; C4(綠色):iL

圖9 交流輸入過零處各器件的電壓電流波形（從正半周到負半周）