開關電源變壓器設計,EMI噪聲低到讓你不信!
發布時間:2015-09-02 責任編輯:sherry
【導讀】在開關電源設計中,功率變壓器的設計極為關鍵,尤其是工作頻率提高後,要達到電源的功率密度盡量高,同時要滿足較好的EMC指標有一定的難度。下麵介紹一種變壓器設計方法,可大大改善開關電源的EMI噪聲。
由於一次側和二次側繞組間寄生電容的存在,變壓器“開關”時,在分界處存在dV/dt,將“靜默層”布置在絕緣膠帶的兩側,即一次側和Vin相連的一端,二次側和地相連的一端,分別布置在絕緣膠帶兩側,可以減小分界處寄生電容的dV/dt。由於場效應管的漏極電壓是波動的,將其繞為骨架的第一層,這樣外層可屏蔽內層發射的電磁場。圖1和圖2給出了兩種低噪聲的繞線技術,可應用在典型的反激變換器變壓器中。

方法一:如圖1所示,二次側繞組與二極管連接的末端必須緊鄰絕緣膠帶,因此絕緣膠帶的兩端將有一定大小的dV/dt,但該dV/dt比一次側繞組的漏極相連端與絕緣膠帶相鄰時小得多。此變壓器的優點是二次側繞組的“靜默端”位於最外層,它本身就能很好的屏蔽變壓器的輻射。

方法二:如圖2所suo示shi,使shi兩liang個ge靜jing默mo端duan與yu絕jue緣yuan膠jiao帶dai相xiang鄰lin,此ci變bian壓ya器qi的de優you點dian是shi穿chuan越yue邊bian界jie的de共gong模mo噪zao聲sheng減jian小xiao,但dan變bian壓ya器qi的de外wai部bu噪zao聲sheng比bi較jiao大da,需xu要yao在zai外wai部bu繞rao上shang銅tong皮pi屏ping蔽bi(即法拉第屏蔽)。

在變壓器骨架窗口裕量充足的情況下,通常還需要在變壓器內部一次側和二次側之間使用銅皮“隔離”,從而屏蔽繞組產生的噪聲。如果窗口裕量不是很充分,可以考慮將一次側的IC供電繞組作為法拉第屏蔽。如圖3所(suo)示(shi),繞(rao)組(zu)的(de)兩(liang)端(duan)均(jun)交(jiao)流(liu)耦(ou)合(he)至(zhi)一(yi)次(ci)側(ce)地(di),使(shi)一(yi)次(ci)側(ce)主(zhu)繞(rao)組(zu)發(fa)射(she)的(de)容(rong)性(xing)噪(zao)聲(sheng)減(jian)小(xiao),因(yin)此(ci)傳(chuan)導(dao)至(zhi)二(er)次(ci)側(ce)的(de)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)大(da)大(da)減(jian)小(xiao)。使(shi)用(yong)法(fa)拉(la)第(di)屏(ping)蔽(bi)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)漏(lou)感(gan)大(da)大(da)增(zeng)加(jia),從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了(le)效(xiao)率(lv)。所(suo)以(yi)我(wo)們(men)在(zai)反(fan)激(ji)變(bian)換(huan)器(qi)變(bian)壓(ya)器(qi)內(nei)部(bu)一(yi)般(ban)不(bu)使(shi)用(yong)任(ren)何(he)常(chang)規(gui)的(de)屏(ping)蔽(bi),但(dan)經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)法(fa)拉(la)第(di)屏(ping)蔽(bi)。
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在為客戶設計定製產品時,客戶要求在不加外圍輔助電路的情況下,要求傳導過CLASS B,根據方法一,在結合使用傳統的“三明治繞法”不bu僅jin解jie決jue了le傳chuan導dao的de問wen題ti,還hai解jie決jue了le隻zhi用yong方fang法fa一yi帶dai來lai的de變bian壓ya器qi漏lou感gan大da的de問wen題ti,從cong而er提ti高gao了le電dian源yuan的de穩wen定ding性xing,也ye達da到dao了le客ke戶hu的de要yao求qiu。該gai定ding製zhi產chan品pin繞rao線xian順shun序xu如ru表biao1所示,傳導結果如圖4所示,峰值最少有20dB的裕量,平均值也有10dB的裕量。

對於帶變壓器拓撲結構的開關電源來說,變壓器的電磁兼容性(EMC)設計對整個開關電源的EMC水平影響較大。通常情況下,加裝電源線濾波器是抑製傳導EMI的de必bi要yao措cuo施shi。但dan是shi,僅jin僅jin依yi靠kao電dian源yuan輸shu入ru端duan的de濾lv波bo器qi來lai抑yi製zhi幹gan擾rao往wang往wang會hui導dao致zhi濾lv波bo器qi中zhong元yuan件jian的de電dian感gan量liang增zeng加jia和he電dian容rong量liang增zeng大da。而er電dian感gan量liang的de增zeng加jia使shi體ti積ji增zeng加jia、電容量的增大受到漏電流安全標準的限製。本文提出了新的變壓器設計方法。 不僅能減少電源線濾波器的體積,對傳導電磁幹擾(EMI)的抑製能力更強,且能降低變壓器的製作成本和工藝複雜程度。
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