在電力電子應(yīng)用中，MDD整流橋廣泛用于AC-DC轉(zhuǎn)換，但其非線性整流特性會(huì)產(chǎn)生較大的諧波電流，影響電網(wǎng)質(zhì)量，甚至導(dǎo)致電磁干擾（EMI）超標(biāo)。為抑制諧波，提高功率因數(shù)（PF），常用的方法包括LC濾波和有源功率因數(shù)校正（PFC）。然而，這兩種方案各有優(yōu)劣，如何在工程上實(shí)現(xiàn)性能、成本和效率的最佳平衡，是電源設(shè)計(jì)工程師必須面對的挑戰(zhàn)。MDD在本文將深入探討LC濾波與有源PFC的諧波抑制策略，并提供優(yōu)化建議。
1.整流橋產(chǎn)生諧波的根本原因
整流橋（如單相全橋整流）在工作時(shí)，只在輸入電壓高于濾波電容電壓時(shí)導(dǎo)通，因此輸入電流呈現(xiàn)脈沖狀，主要表現(xiàn)為：
諧波成分豐富：低頻基波（50Hz或60Hz）之外，含有大量高次諧波（100Hz、150Hz、200Hz等）。
功率因數(shù)降低：整流橋工作在非線性狀態(tài)，造成電流與電壓相位失配，導(dǎo)致功率因數(shù)（PF）低至0.5~0.7。
電網(wǎng)污染：諧波會(huì)引起電壓畸變、變壓器過熱、電容器振蕩，甚至影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。
因此，整流橋后端必須采用適當(dāng)?shù)臑V波或PFC電路來改善輸入電流波形。
2.LC濾波：被動(dòng)諧波抑制方案
（1）LC濾波的工作原理
LC濾波采用電感（L）+電容（C）形成低通濾波網(wǎng)絡(luò)，主要作用是：
降低高次諧波：電感可限制di/dt變化，電容吸收高頻成分，使輸入電流趨于平滑。
提高功率因數(shù)：改善電流波形，使其更接近正弦，提高PF至0.8~0.9。
（2）LC濾波的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
?電感值選?。?br />較大電感（>1mH）可有效濾除高次諧波，但體積和成本較高。
較小電感（<0.5mH）對高頻諧波抑制有限，可能需要額外的EMI濾波器。
?電容選型：
并聯(lián)X電容（如0.1μF~1μF）可減少高頻噪聲。
適當(dāng)增加濾波電容值（如470μF~1000μF）可降低紋波，但過大會(huì)導(dǎo)致浪涌電流增大。
（3）LC濾波的優(yōu)缺點(diǎn)
?優(yōu)點(diǎn)：
無源方案，可靠性高。
電路簡單，成本較低。
?缺點(diǎn)：
體積較大，不適合高功率密度應(yīng)用。
功率因數(shù)仍有限，難以滿足PFC法規(guī)（如IEC 61000-3-2）。
低頻諧波抑制效果有限，高次諧波仍可能超標(biāo)。
LC濾波適用于對諧波要求不嚴(yán)格的小功率應(yīng)用（如<75W的適配器、LED驅(qū)動(dòng)），但在高功率場合，通常需要更先進(jìn)的PFC方案。
3.有源PFC：主動(dòng)諧波抑制技術(shù)
（1）有源PFC的工作原理
有源PFC（Active PFC）采用Boost升壓電路+PWM控制，通過主動(dòng)調(diào)節(jié)輸入電流，使其跟隨電網(wǎng)電壓波形，達(dá)到接近1.0的功率因數(shù)。
（2）有源PFC的優(yōu)勢
?諧波抑制能力強(qiáng)，符合IEC 61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)，可將PF提高至0.95~0.99。
?提高輸入電壓利用率，減少對大電容的依賴，降低紋波。
?體積小，適用于高功率密度電源（如服務(wù)器電源、工業(yè)電源）。
（3）有源PFC的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
Boost電感優(yōu)化：選用低損耗磁芯（如鐵氧體或鐵粉芯），減少渦流損耗。
PWM控制策略：采用臨界導(dǎo)通模式（CRM）或連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM），權(quán)衡效率與EMI。
MOSFET/SiC選型：高頻PFC可采用SiC MOSFET或GaN開關(guān)管，提升轉(zhuǎn)換效率。
（4）有源PFC的挑戰(zhàn)
?成本較高，需要控制IC、MOSFET、電感等額外器件。
?電路復(fù)雜，對PCB布局、散熱設(shè)計(jì)要求較高。
?開關(guān)損耗和EMI問題，需要額外的EMI濾波器和緩沖電路。
4.LC濾波vs.有源PFC：如何選擇？

?＜75W應(yīng)用（如LED驅(qū)動(dòng)、適配器）→采用LC濾波，可通過合理設(shè)計(jì)降低諧波。
?＞75W應(yīng)用（如服務(wù)器電源、工業(yè)電源）→采用有源PFC，提高效率并滿足諧波標(biāo)準(zhǔn)。
5.結(jié)論：工程上的平衡之道
在整流橋諧波抑制方案中，LC濾波與有源PFC各有優(yōu)劣。對于低功率應(yīng)用，LC濾波因其低成本、高可靠性仍是合理選擇。而對于高功率、高效率應(yīng)用，有源PFC因其卓越的功率因數(shù)和諧波抑制能力成為主流方案。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)功率等級、成本預(yù)算、法規(guī)要求選擇最佳方案，并結(jié)合PCB布局、EMI優(yōu)化，確保系統(tǒng)性能與穩(wěn)定性。