反激式開關(guān)電源的變壓器EMC設(shè)計(jì)

　　圖l中的共模電流， 在電路中的耦合途徑主要有3條：從噪聲源―― 功率開關(guān)管的d極通過C耦合到地；從噪聲源通過c。 耦合到變壓器次級電路，再通過C 耦合到地；從變壓器的前、次級線圈通過C?C 耦合到變壓器磁芯，再通過C 耦合到地。這3種電流是構(gòu)成共模噪聲電流(圖1中的黑色箭頭所示)的主要因素。共模電流通過電源線輸入端的地線回流，從而被LISN取樣測量得到。

　　2 隔離變壓器的EMC設(shè)計(jì)

　　2．1 傳統(tǒng)變壓器EMC設(shè)計(jì)

　　共模噪聲的耦合除了通過場效應(yīng)管d極對地這條途徑外，開關(guān)管d極的噪聲電壓通過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(shè)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(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的變壓器EMC設(shè)計(jì)方法是在兩繞組間添加隔離層[3]，如圖2所示。

　　金屬隔離層直接連接地線的設(shè)計(jì)會增大共模噪聲電流，使EMC性能變差。隔離層應(yīng)該是電路中電位穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)，比如將圖2中的隔離層連接到電路前級的負(fù)極就是一個(gè)很好的接法。這樣的連接能把原本流向大地的共模電流有效分流，從而大大降低電源線的傳導(dǎo)噪聲發(fā)射水平。

　　2．2 節(jié)點(diǎn)相位平衡法

　　在電路中，噪聲電壓活躍節(jié)點(diǎn)并不是單一的。以本文分析的電路為例：除功率開關(guān)管的d極外，變壓器前級繞組的另一端U 也是一個(gè)噪聲電壓活躍節(jié)點(diǎn)，而且節(jié)點(diǎn)電壓的變化方向與場管的d極電壓情況相反。所以變壓器次級繞組的兩端是相位相反的噪聲電壓活躍節(jié)點(diǎn)。圖3所示的是采用節(jié)點(diǎn)相位平衡法后，變壓器骨架上的線圈分布情況。

　　變壓器骨架最內(nèi)層是前級繞組線圈的一半，與功率開關(guān)管的d極相連；中間層的線圈是次級繞組；最外層是前級繞組的另一半，與節(jié)點(diǎn)U． 相連。由于噪聲電流主要通過前后級線圈層之間的寄生電容耦合，把前、后級線圈方向相反的噪聲活躍節(jié)點(diǎn)成對地繞在內(nèi)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(qiáng)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(dú)立線圈提供能量的。這兩級輔助線圈的存在給噪聲電流的傳播提供了額外的途徑。輔助線圈是為了控制電路的供電設(shè)計(jì)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(dān)了一部分把共模噪聲從活躍節(jié)點(diǎn)耦合到地的工作。然而把這些繞組夾在前級線圈和次級線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(yīng)減小。因此，變壓器繞制的最終方法應(yīng)如圖4所示。從內(nèi)到外的線圈繞組依次是：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。