反激式開(kāi)關(guān)電源的變壓器EMC設計

　　摘要：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。本文以一款反激式開(kāi)關(guān)電源為例，闡述了其傳導共模干擾的產(chǎn)生、傳播機理。根據噪聲活躍節點(diǎn)平衡的思想，提出了一種新的變壓器EMC設計方法。通過(guò)實(shí)驗驗證，與傳統的設計方法相比，該方法對傳導電磁干擾(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。本方法同樣適用于其他形式的帶變壓器拓撲結構的開(kāi)關(guān)電源。
　　隨著(zhù)功率半導體器件技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源高功率體積比和高效率的特性使得其在現代軍事、工業(yè)和商業(yè)等各級別的儀器設備中得到廣泛應用，并且隨著(zhù)時(shí)鐘頻率的不斷提高，設備的電磁兼容性(EMC)問(wèn)題引起人們的廣泛關(guān)注。EMC設計已成為開(kāi)關(guān)電源開(kāi)發(fā)設計中必不可少的重要環(huán)節。

　　傳導電磁干擾(EMI)噪聲的抑制必須在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期就加以考慮。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l1l。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。電路中的其他部分如果設計恰當也可以完成與濾波器相似的工作。本文提出了變壓器的噪聲活躍節點(diǎn)相位干燥繞法，這種設計方法不僅能減少電源線(xiàn)濾波器的體積，還能降低成本。

　　1 反激式開(kāi)關(guān)電源的共模傳導干擾

　　電子設備的傳導噪聲干擾指的是：設備在與供電電網(wǎng)連接工作時(shí)以噪聲電流的形式通過(guò)電源線(xiàn)傳導到公共電網(wǎng)環(huán)境中去的電磁干擾。傳導干擾分為共模干擾與差模干擾兩種。共模干擾電流在零線(xiàn)與相線(xiàn)上的相位相等；差模干擾電流在零線(xiàn)與相線(xiàn)上的相位相反。差模干擾對總體傳導干擾的貢獻較小，且主要集中在噪聲頻譜低頻端，較容易抑制；共模干擾對傳導干擾的貢獻較大，且主要處在噪聲頻譜的中頻和高頻頻段。對共模傳導干擾的抑制是電子設備傳導EMC設計中的難點(diǎn)，也是最主要的任務(wù)。

　　反激式開(kāi)關(guān)電源的電路中存在一些電壓劇變的節點(diǎn)。和電路中其他電勢相對穩定的節點(diǎn)不同，這些節點(diǎn)的電壓包含高強度的高頻成分[2]。這些電壓變化十分活躍的節點(diǎn)稱(chēng)為噪聲活躍節點(diǎn)。噪聲活躍節點(diǎn)是開(kāi)關(guān)電源電路中的共模傳導干擾源，它作用于電路中的對地雜散電容就產(chǎn)生共模噪聲電流M 。而電路中對EMI影響較大的對地雜散電容有：功率開(kāi)關(guān)管的漏極對地的寄生電容C 變壓器的主邊繞組對副邊繞組的寄生電容Cp ；變壓器的副邊回路對地的寄生電容C 變壓器主、副邊繞組對磁芯的寄生電容C。 、C 以及變壓器磁芯對地的寄生電容C? 這些寄生電容在電路中的分布如圖1所示。