反激式開(kāi)關(guān)電源的變壓器電磁兼容性設計

　　變壓器骨架最內層是前級繞組線(xiàn)圈的一半，與功率開(kāi)關(guān)管的d極相連;中間層的線(xiàn)圈是次級繞組;最外層是前級繞組的另一半，與節點(diǎn)Uin相連。由于噪聲電流主要通過(guò)前后級線(xiàn)圈層之間的寄生電容耦合，把前、后級線(xiàn)圈方向相反的噪聲活躍節點(diǎn)成對地繞在內外層相對位置就能使大部分的噪聲電流相互抵消，大大降低了最終耦合到次級的噪聲電流的強度。

　　本 文討論的電路中還存在前級電路和次級電路的輔助電源，它們也是由繞在變壓器上的獨立線(xiàn)圈提供能量的。這兩級輔助線(xiàn)圈的存在給噪聲電流的傳播提供了額外的途 徑。輔助線(xiàn)圈是為了控制電路的供電設計的。盡管控制電路本身的功率很小，但它們的存在卻增大了電路對地的寄生電容，從而分擔了一部分把共模噪聲從活躍節點(diǎn) 耦合到地的工作。然而把這些繞組夾在前級線(xiàn)圈和次級線(xiàn)圈的繞組中間就能增大前后級繞組的距離，從而它們的層間寄生電容就減小了，噪聲電流就能相應減小。因 此，變壓器繞制的最終方法應如圖4所示。從內到外的線(xiàn)圈繞組依次是：前級繞組的一半、輔助繞組的一半、后級繞組、輔助繞組的另一半和前級繞組的另一半。

　　3、實(shí)驗部分

　　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。

　　3.1、實(shí)驗方法

　　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]。

　　圖4、變壓器改進(jìn)繞法細節

　　3.2、實(shí)驗結果

　　圖5為變壓器設計改進(jìn)前后實(shí)驗樣品的傳導噪聲頻譜對比。

　　圖5、變壓器設計改進(jìn)前后的噪聲頻譜

　　圖 5中的上下兩條平行折線(xiàn)分別為國際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì )(簡(jiǎn)稱(chēng)CISPR)頒布的CISPR22標準中b級要求的準峰值檢波限值和平均值檢波限值;而曲線(xiàn) 為開(kāi)關(guān)電源的傳導噪聲頻譜。從實(shí)驗結果可以看出：與傳統方法相比，新方法有著(zhù)更出色的對共模噪聲電流的抑制能力，尤其在中頻1～5MHz的頻段。在較低頻 段，電源線(xiàn)上的傳導干擾主要是差模電流引起的;而在中高頻段，共模電流起主要作用。而本文提出的方法對共模電流的抑制較強，實(shí)驗和理論是相符合的。在10 MHz以上的頻段，主要由電路中的其他寄生參數決定EMC性能，與變壓器關(guān)系不大。

　　4、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。