高頻變壓器中傳導EMI產(chǎn)生機理

以反激式變換器為例，其主電路如圖1所示。

開(kāi)關(guān)管開(kāi)通后，變壓器一次側電流逐漸增加，磁芯儲能也隨之增加。當開(kāi)關(guān)管關(guān)斷后，二次側整流二極管導通，變壓器儲能被耦合到二次側，給負載供電。

圖1反激變換器

在開(kāi)關(guān)電源中，輸入整流后的電流為尖脈沖電流，開(kāi)關(guān)開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)變換器中電壓、電流變化率很高，這些波形中含有豐富的高頻諧波。另外，在主開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)過(guò)程和整流二極管反向恢復過(guò)程中，電路的寄生電感、電容會(huì )發(fā)生高頻振蕩，以上這些都是電磁干擾的來(lái)源。開(kāi)關(guān)電源中存在大量的分布電容，這些分布電容給電磁干擾的傳遞提供了通路，如圖2所示。圖2中，LISN為線(xiàn)性阻抗穩定網(wǎng)絡(luò )，用于線(xiàn)路傳導干擾的測量。干擾信號通過(guò)導線(xiàn)、寄生電容等傳遞到變換器的輸入、輸出端，形成了傳導干擾。變壓器的各繞組之間也存在著(zhù)大量的寄生電容，如圖3所示。圖3中，A、B、C、D4點(diǎn)與圖1中標識的4點(diǎn)相對應。

圖2反激式開(kāi)關(guān)電源寄生電容典型的分布

圖3變壓器中寄生電容的分布

在圖1所示的反激式開(kāi)關(guān)電源中，變換器工作于連續模式時(shí)，開(kāi)關(guān)管VT導通后，B點(diǎn)電位低于A(yíng)點(diǎn)，一次繞組匝間電容便會(huì )充電，充電電流由A流向B;VT關(guān)斷后，寄生電容反向充電，充電電流由B流向A。這樣，變壓器中便產(chǎn)生了差模傳導EMI。同時(shí)，電源元器件與大地之間的電位差也會(huì )產(chǎn)生高頻變化。由于元器件與大地、機殼之間存在著(zhù)分布電容，便產(chǎn)生了在輸入端與大地、機殼所構成回路之間流動(dòng)的共模傳導EMI電流。

具體到變壓器中，一次繞組與二次繞組之間的電位差也會(huì )產(chǎn)生高頻變化，通過(guò)寄生電容的耦合，從而產(chǎn)生了在一次側與二次側之間流動(dòng)的共模傳導EMI電流。交流等效回路及簡(jiǎn)化等效回路如圖4所示。圖4中：ZLISN為線(xiàn)性阻抗穩定網(wǎng)絡(luò )的等效阻抗;CP為變壓器一次繞組與二次繞組間的寄生電容;ZG為大地不同點(diǎn)間的等效阻抗;CSG為輸出回路與地間的等效電容;Z為變壓器以外回路的等效阻抗。

圖4變壓器中共模傳導EMI的流通回路