基于LTMR4644的穩壓電源解決

開(kāi)關(guān)電源電路中的噪聲活躍節點(diǎn)是電路中的共模噪聲源。要降低開(kāi)關(guān)電源的傳導干擾水平，實(shí)際上是減小共模電流強度、增大噪聲源的對地阻抗。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。 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[1]。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。
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ICM 。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Cde，變壓器的主邊繞組對副邊繞組的寄生電容Cpa；變壓器的副邊回路對地的寄生電容Cae， 變壓器主、副邊繞組對磁芯的寄生電容Cpc、Cac 以及變壓器磁芯對地的寄生電容Cce這些寄生電容在電路中的分布如圖1所示。 隔離變壓器的EMC設計
共模噪聲的耦合除了通過(guò)場(chǎng)效應管d極對地這條途徑外，開(kāi)關(guān)管d極的噪聲電壓通過(guò)變壓器的寄生電容將噪聲電流耦合到變壓器副邊繞組所在的回路，再通過(guò)次級回路對地的寄生電容耦合到地也是共模電流產(chǎn)生的途徑。因此設法減小從變壓器主邊繞組傳遞到副邊繞組間的共模電流是一種有效的EMC設計方法。傳統的變壓器 EMC設計方法是在兩繞組間添加隔離層[3]，如圖2所示。 解決方案的實(shí)驗驗證
變壓器改進(jìn)繞法對開(kāi)關(guān)電源的傳導EMC性能提高的有效性可以通過(guò)實(shí)驗得到驗證。 實(shí)驗按照文獻[4]中的電壓法進(jìn)行。頻段范圍為0.15～30 MHz；頻譜分析儀的檢波方式為準峰值檢波；測量帶寬為9 kHz；頻譜橫軸(頻率)取對數形式；噪聲信號的單位為dBμV[5]。 結束語(yǔ) 開(kāi)關(guān)電源電路中的噪聲活躍節點(diǎn)是電路中的共模噪聲源。要降低開(kāi)關(guān)電源的傳導干擾水平，實(shí)際上是減小共模電流強度、增大噪聲源的對地阻抗。在傳統的隔離式EMC設計中，隔離層連接到電路中電位穩定的節點(diǎn)上(如：變壓器前級的負極)要比直接連到地線(xiàn)對EMI干擾的抑制更有效。
開(kāi)關(guān)電源電路中的噪聲活躍節點(diǎn)通常都是成對存在的，這些成對節點(diǎn)之間的相位相反，利用這一特點(diǎn)活躍節點(diǎn)相位平衡繞法對EMI抑制的有效性高于傳統的隔離式設計。由于不需要添加隔離金屬層，變壓器的體積與成本都能被有效減小或降低。