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淺析高頻變壓器中傳導(dǎo)EMI產(chǎn)生機(jī)理

發(fā)布時(shí)間:2012-03-31

中心議題:

  • 反激變換器傳導(dǎo)EMI產(chǎn)生機(jī)理
  • 變壓器中寄生電容的分布
  • 變壓器中共模傳導(dǎo)EMI的產(chǎn)生機(jī)理

解決方案:

  • 通過(guò)寄生電容的耦合產(chǎn)生在一次側(cè)與二次側(cè)之間流動(dòng)的共模傳導(dǎo)EMI電流


以反激式變換器為例,其主電路如圖1所示。

開關(guān)管開通后,變壓器一次側(cè)電流逐漸增加,磁芯儲(chǔ)能也隨之增加。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷后,二次側(cè)整流二極管導(dǎo)通,變壓器儲(chǔ)能被耦合到二次側(cè),給負(fù)載供電。
 


圖1反激變換器


在開關(guān)電源中,輸入整流后的電流為尖脈沖電流,開關(guān)開通和關(guān)斷時(shí)變換器中電壓、電流變化率很高,這些波形中含有豐富的高頻諧波。另外,在主開關(guān)管開關(guān)過(guò)程和整流二極管反向恢復(fù)過(guò)程中,電路的寄生電感、電容會(huì)發(fā)生高頻振蕩,以上這些都是電磁干擾的來(lái)源。開關(guān)電源中存在大量的分布電容,這些分布電容給電磁干擾的傳遞提供了通路,如圖2所示。圖2中,LISN為線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò),用于線路傳導(dǎo)干擾的測(cè)量。干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線、寄生電容等傳遞到變換器的輸入、輸出端,形成了傳導(dǎo)干擾。變壓器的各繞組之間也存在著大量的寄生電容,如圖3所示。圖3中,A、B、C、D4點(diǎn)與圖1中標(biāo)識(shí)的4點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
 


圖2反激式開關(guān)電源寄生電容典型的分布

 


圖3變壓器中寄生電容的分布


在圖1所示的反激式開關(guān)電源中,變換器工作于連續(xù)模式時(shí),開關(guān)管VT導(dǎo)通后,B點(diǎn)電位低于A點(diǎn),一次繞組匝間電容便會(huì)充電,充電電流由A流向B;VT關(guān)斷后,寄生電容反向充電,充電電流由B流向A。這樣,變壓器中便產(chǎn)生了差模傳導(dǎo)EMI。同時(shí),電源元器件與大地之間的電位差也會(huì)產(chǎn)生高頻變化。由于元器件與大地、機(jī)殼之間存在著分布電容,便產(chǎn)生了在輸入端與大地、機(jī)殼所構(gòu)成回路之間流動(dòng)的共模傳導(dǎo)EMI電流。
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具體到變壓器中,一次繞組與二次繞組之間的電位差也會(huì)產(chǎn)生高頻變化,通過(guò)寄生電容的耦合,從而產(chǎn)生了在一次側(cè)與二次側(cè)之間流動(dòng)的共模傳導(dǎo)EMI電流。交流等效回路及簡(jiǎn)化等效回路如圖4所示。圖4中:ZLISN為線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗;CP為變壓器一次繞組與二次繞組間的寄生電容;ZG為大地不同點(diǎn)間的等效阻抗;CSG為輸出回路與地間的等效電容;Z為變壓器以外回路的等效阻抗。
 


圖4變壓器中共模傳導(dǎo)EMI的流通回路

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