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開(kāi)關(guān)電源變壓器設計,EMI噪聲低到讓你不信!

發(fā)布時(shí)間:2015-09-02 責任編輯:sherry

【導讀】在開(kāi)關(guān)電源設計中,功率變壓器的設計極為關(guān)鍵,尤其是工作頻率提高后,要達到電源的功率密度盡量高,同時(shí)要滿(mǎn)足較好的EMC指標有一定的難度。下面介紹一種變壓器設計方法,可大大改善開(kāi)關(guān)電源的EMI噪聲。
 
由于一次側和二次側繞組間寄生電容的存在,變壓器“開(kāi)關(guān)”時(shí),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。由于場(chǎng)效應管的漏極電壓是波動(dòng)的,將其繞為骨架的第一層,這樣外層可屏蔽內層發(fā)射的電磁場(chǎng)。圖1和圖2給出了兩種低噪聲的繞線(xiàn)技術(shù),可應用在典型的反激變換器變壓器中。
兩種低噪聲的繞線(xiàn)技術(shù)
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(shí)小得多。此變壓器的優(yōu)點(diǎn)是二次側繞組的“靜默端”位于最外層,它本身就能很好的屏蔽變壓器的輻射。
兩種低噪聲的繞線(xiàn)技術(shù)
方法二:如圖2所示,使兩個(gè)靜默端與絕緣膠帶相鄰,此變壓器的優(yōu)點(diǎn)是穿越邊界的共模噪聲減小,但變壓器的外部噪聲比較大,需要在外部繞上銅皮屏蔽(即法拉第屏蔽)。
兩種低噪聲的繞線(xiàn)技術(shù)
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(chǎn)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所示,繞組的兩端均交流耦合至一次側地,使一次側主繞組發(fā)射的容性噪聲減小,因此傳導至二次側的共模噪聲大大減小。使用法拉第屏蔽的缺點(diǎn)是漏感大大增加,從而降低了效率。所以我們在反激變換器變壓器內部一般不使用任何常規的屏蔽,但經(jīng)常使用法拉第屏蔽。
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在為客戶(hù)設計定制產(chǎn)品時(shí),客戶(hù)要求在不加外圍輔助電路的情況下,要求傳導過(guò)CLASS B,根據方法一,在結合使用傳統的“三明治繞法”不僅解決了傳導的問(wèn)題,還解決了只用方法一帶來(lái)的變壓器漏感大的問(wèn)題,從而提高了電源的穩定性,也達到了客戶(hù)的要求。該定制產(chǎn)品繞線(xiàn)順序如表1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。
兩種低噪聲的繞線(xiàn)技術(shù)
對于帶變壓器拓撲結構的開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō),變壓器的電磁兼容性(EMC)設計對整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的EMC水平影響較大。通常情況下,加裝電源線(xiàn)濾波器是抑制傳導EMI的必要措施。但是,僅僅依靠電源輸入端的濾波器來(lái)抑制干擾往往會(huì )導致濾波器中元件的電感量增加和電容量增大。而電感量的增加使體積增加、電容量的增大受到漏電流安全標準的限制。本文提出了新的變壓器設計方法。 不僅能減少電源線(xiàn)濾波器的體積,對傳導電磁干擾(EMI)的抑制能力更強,且能降低變壓器的制作成本和工藝復雜程度。
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