两种开关电源变压器EMC设计方案

2022-03-15 照明小编 www.gdzrlj.com
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对于电源变压器的新产品研发环节来说,EMC抗干扰设计是其中非常重要的一环,也是每个工程师都需要严禁对待的设计步骤。EMC设计方案的设置合理与否,直接关系到开关电源变压器的工作效率和能耗控制。今天我们将会分享两种实用性较强的电源变压器EMC设计方案,大家一其来看看吧。

在分享电源变压器的EMC设计方案之前,首先我们需要了解的一个概念是,究竟什么是传导噪声。在目前电子设备研发领域中,所谓的传导噪声干扰指的是设备在与供电电网连接工作时以噪声电流的形式通过电源线传导到公共电网环境中去的电磁干扰。在开关电源变压器的实际抗干扰设置中,这种传导干扰又能够细分为共模干扰与差模干扰两种干扰模式。共模干扰电流在零线与相线上的相位相等,而差模干扰电流在零线与相线上的相位相反。差模干扰对总体传导干扰的贡献较小,且主要集中在噪声频谱低频端,较容易抑制。共模干扰对传导干扰的贡献较大,且主要处在噪声频谱的中频和高频频段。对共模传导干扰的抑制是电子设备传导EMC设计中的难点,也是最主要的任务。

就目前国内的反激式开关电源应用情况来看,大部分的开关电源电路中都会存在一些电压剧变的节点。和电路中其他电势相对稳定的节点不同,这些节点的电压包含高强度的高频成分。这些电压变化十分活跃的节点称为噪声活跃节点。噪声活跃节点是开关电源电路中的共模传导干扰源,它作用于电路中的对地杂散电容就产生共模噪声电流M。而电路中对EMI影响较大的寄生电容在电路中的分布如图1所示。

图1

从图1中可以看到,在该电路系统中,共模电流在电路中的耦合途径主要有3条,分别是从噪声源——功率开关管的d极通过C耦合到地;从噪声源通过c。耦合到变压器次级电路,再通过C耦合到地;从变压器的前、次级线圈通过C耦合到变压器磁芯,再通过C耦合到地。这3种电流是构成共模噪声电流(上图中的黑色箭头所示)的主要因素。共模电流通过电源线输入端的地线回流,从而被LISN取样测量得到。

在了解了共模噪声电流的形成原因和传导噪声的产生情况后,接下来我们将会针对开关电源变压器的噪声抑制展开EMC设计。在图1的电路系统中,共模噪声的产生有两种路径,开关管d极的噪声电压通过变压器的寄生电容将噪声电流耦合到变压器副边绕组所在的回路,再通过次级回路对地的寄生电容耦合到地也是共模电流产生的途径之一。因此,设法减小从变压器主边绕组传递到副边绕组间的共模电流是一种有效的EMC设计方法。传统的变压器EMC设计方法是在两绕组间添加隔离层,其具体的电路设置如下图2所示。

图2