教你設計一款低噪聲開(kāi)關(guān)電源變壓器

　　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。

　　圖 1

　　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。

　　圖 2

　　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）。

　　圖 3

　　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。

　　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。

　　表 1

圖 4

　　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。