開(kāi)關(guān)電源傳導發(fā)射抑制措施分析

開(kāi)關(guān)電源差模傳導發(fā)射抑制措施

開(kāi)關(guān)電源的差模傳導發(fā)射從源頭上解決就是減小開(kāi)關(guān)電流的頻譜包絡(luò )，從而減小噪聲源的各個(gè)頻率分量。開(kāi)關(guān)電流的幅值是由電源的額定功率決定的，無(wú)法改變；增加開(kāi)關(guān)管的導通/關(guān)斷時(shí)間可以使轉折頻率減小，有效的減小差模電壓高頻分量部分，但是由于導通/關(guān)斷期間會(huì )有能量損耗，因此會(huì )加大功率損耗，降低開(kāi)關(guān)電源的效率，這個(gè)需要權衡。因此，從源頭上解決實(shí)現是有一定難度的。

接下來(lái)從耦合路徑分析，根據前面的分析，減小濾波電容的ESL和ESR可以減小這條支路的阻抗，從而使更多的開(kāi)關(guān)電流頻率分量從濾波電容流過(guò)，減少流過(guò)LISN的開(kāi)關(guān)電流。但是由于濾波、儲能電容C是一個(gè)大容量電容，其ESL和ESR減小程度是有限制的。

我們解決差模傳導發(fā)射主要靠EMI濾波器，EMI濾波器能夠抑制開(kāi)關(guān)電流流向LISN，同時(shí)提供了一個(gè)線(xiàn)間的低阻抗，使更多的開(kāi)關(guān)電流從濾波器返回到源頭，減小了流過(guò)LISN的開(kāi)關(guān)電流，從而減小了差模傳導發(fā)射。能量不會(huì )憑空消失，濾波器只是提供了一條回流路徑。

下圖是我們最常用的型濾波器的電路圖。

關(guān)于EMI濾波器設計是電磁兼容的一個(gè)重要內容，我們后面會(huì )拿出專(zhuān)門(mén)的章節來(lái)從理論，設計、器件選型、布局等進(jìn)行詳細的講解，這里只是將其引入說(shuō)明EMI濾波器是解決開(kāi)關(guān)電源差模傳導發(fā)射的主要方法。

開(kāi)關(guān)電源共模傳導發(fā)射抑制措施

增加開(kāi)關(guān)管的導通/關(guān)斷時(shí)間也可以減小共模噪聲的高頻分量，從源頭上抑制噪聲，但是會(huì )增加功率損耗。

對于耦合路徑可以采取以下措施：

（1）在開(kāi)關(guān)管和散熱器之間增加屏蔽。但是一定要注意屏蔽層的接地點(diǎn)，一定要接到MOS管的源極，也就是共模電壓源的參考點(diǎn)。

因為共模電壓源的參考點(diǎn)MOS管的源極，因此屏蔽層應連接到MOS管的源極，這為共模電流提供了一條低阻抗的分流路徑，這樣更多的共模電流通過(guò)屏蔽層及其接地線(xiàn)回到MOS管的源極，這部分共模電流不會(huì )導致傳導發(fā)射，剩下的共模電流從散熱器到機箱再經(jīng)過(guò)LISN回流,這部分共模電流對傳導發(fā)射才會(huì )有貢獻。

現在市場(chǎng)上有帶屏蔽的導熱橡膠片，這種導熱橡膠片的中間嵌入一層銅箔，使用時(shí)將銅箔直接與MOS管的源極連接，從而可以有效減小共模電流傳導發(fā)射。

對于功率較小的電源，散熱片不與機箱連接，這時(shí)候可以將散熱片與MOS管的源極連接起來(lái)，同樣可以減小傳導發(fā)射。

（2）在變壓器的原邊和副邊之間增加屏蔽。同樣要注意屏蔽層的接地點(diǎn)，一定要接到MOS管的源極，也就是共模電壓源的參考點(diǎn)。

變壓器原邊和副邊之間的雜散電容是輸出端共模電流產(chǎn)生的主要原因。從上圖可以看出，通過(guò)將變壓器屏蔽，并且將屏蔽層連接到MOS管的源極，這相當于增加了一條共模電流的低阻抗路徑，使更多的共模電流通過(guò)屏蔽層及其接地線(xiàn)回到MOS管的源極，這部分共模電流不再經(jīng)過(guò)LISN，對傳導發(fā)射不再產(chǎn)生貢獻；剩下的共模電流從變壓器副邊再經(jīng)過(guò)機箱最后經(jīng)LISN返回。

（3）在變壓器的副邊電壓參考點(diǎn)和MOS管的源極之間增加一個(gè)電容。加入電容使得原本要流過(guò)輸出電源線(xiàn)的共模電流直接旁路回共模電壓源，從而減小了流向輸出回路的共模電流。

（4）在共模電壓源和機箱機殼之間增加一個(gè)電容。為耦合到輸出端的共模電流回流提供了一個(gè)低阻抗路徑從而減小從輸入電源線(xiàn)返回的共模電流，同時(shí)也有利于從散熱器耦合到地上共模電流返回。但是要注意漏電流的大小。

（5）EMI濾波器。在開(kāi)關(guān)電源的電源輸入增加EMI濾波器可以有效減少開(kāi)關(guān)電源的共模傳導發(fā)射測量值。EMI濾波器由于對機殼地有共模濾波電容，因此提供了一個(gè)低阻抗的共?；亓髀窂?，從而減少了從LISN回流的共模電流；另一方面，由于電源線(xiàn)上串了共模電感，增加了電源線(xiàn)的共模阻抗，進(jìn)一步減小了從LISN和電源線(xiàn)回流的共模電流。共模電感和共模電容配合使用，減小了開(kāi)關(guān)電源的共模傳導發(fā)射測量值。