一、問題現象描述

-電源拓撲：反激式開關電源（帶填谷式PFC電路）。

-故障現象：

-加入填谷電路后，輸出電壓紋波出現異常抖動（如100Hz低頻紋波疊加高頻振蕩）。

圖1

-輕載時抖動更明顯 ，可能導致控制環路失穩或EMI超標。

二、填谷電路工作原理與潛在問題

1. 填谷電路原理

- 典型結構：由二極管和電容組成，通過電容分時充電實現輸入電流波形整形（如圖2）。

- 目標：改善功率因數（PF值），但可能引入低頻紋波和諧振。

2. 紋波異常的可能原因

三、分步排查與解決方案

1. 檢查填谷電容參數

- 現象：低頻紋波（100Hz）幅值超標。

- 解決方案：

- 選擇容量匹配的填谷電容（典型值2×22μF/400V），確保兩電容容量偏差≤5%。

-并聯低ESR電容（如10μF薄膜電容），抑制充放電瞬態振蕩。

2. 優化反饋環路補償

- 現象：高頻振蕩（如1-10kHz）。

- 解決方案：

-在誤差放大器（如TL431）補償腳增加相位超前電容（例如：在補償電容C1旁并聯1nF-10nF電容）。

-調整補償網絡參數，確保環路增益裕度≥10dB，相位裕度≥45°（可通過網絡分析儀驗證）。

3. 抑制二極管反向恢復噪聲

- 現象：開關節點（MOSFET漏極）出現高頻振鈴。

- 解決方案：

-選用快恢復二極管（如FR107，反向恢復時間≤500ns）替代普通整流二極管。

-在填谷二極管兩端并聯RC緩沖電路（如100Ω+100pF），吸收高頻能量。

4. 優化PCB布局

- 關鍵原則：

-填谷電路靠近整流橋放置，減少高頻環路面積。

-反饋信號走線遠離填谷電路和功率回路，避免噪聲耦合。

-地平面分割：功率地與信號地單點連接。

四、實測驗證與波形分析

1. 測試點與工具：

-示波器：測量輸入電壓、填谷電容電壓、輸出電壓紋波。

-電流探頭：觀測填谷電容充放電電流波形。

2.正常波形示例：

-填谷電容電壓：平滑的充放電曲線，無劇烈振蕩。

-輸出電壓紋波：峰峰值 ≤輸出電壓的1%（無異常高頻抖動）。

圖3

3.異常波形示例：

-低頻紋波：100Hz工頻調制導致周期性波動。

圖4

-高頻振蕩：控制環路失穩或二極管反向恢復引發振鈴。

五、典型優化案例

案例1：低頻紋波抑制

- 問題：100Hz紋波幅值達200mV。

- 措施：

-將填谷電容從2×10μF更換為2×22μF（低ESR電解電容）。

-在輸出端增加LC濾波（10μH+220μF）。

- 結果：紋波降至輸出電壓的1%以內。

案例2：高頻振蕩消除

- 問題：開關節點出現10MHz高頻振鈴。

- 措施：

-在填谷二極管兩端并聯RC緩沖電路（47Ω+470pF）。

-調整TL431補償電容從10nF增至22nF。

- 結果：振鈴幅值減少80%，環路恢復穩定。

六、總結與建議

-最終目標：在保證PF值（≥0.9）的前提下，使輸出電壓紋波滿足要求（≤輸出電壓的1%）。