LED反激式开关电源EMI解答（二）.pdf

摘 要：分析了反激式变换器的噪声模型，根据原、副边的噪声回路特点，提出利用 反激式变换器的辅助绕组改变变压器内的电位分布以调整其内部分布电容，从改变 噪声通路阻抗的角度调整原、副边噪声平衡，实现共模噪声抑制。以一台 50W 反激 式变换器为平台对分析结果进行了实验，实验结果验证了分析的正确性。 关键词：反激式变换器；分布电容；辅助绕组；共模 EMI抑制 l 引言 反激式变换器所用的元器件少、成本低，是一种性价比很高的电路拓扑，广泛 用于充电器、适配器、各类电器及仪表中的直流电源等功率等级较小的场。目前已 有大量的文献集中于其电路原理、应用设计等方面。近年来，随着对电磁干扰要求 的日益严格，对反激式开关电源的电磁干扰问题的研究也逐渐得到重 视[1 ]，文献[1]和[2]分析了反激式开关电源的电磁干扰模型，采用优化变压器内 部结构、外加补偿绕组等手段实现了反激式开关电源电磁干扰的抑制；文献[3]详细 分析了反激式开关电源高频变压器内分布电容在高频关、断过程中对电磁干扰的影 响机理，利用斜坡补充原理改善了电磁干扰现象。但由于电磁干扰形成和传播的复 杂性，对其形成机理和干扰抑制的研究仍在不断的深入探索中。 本文首先分析了反激式开关电源共模电磁噪声的传播机理，详细分析了原边噪 声通路和副边噪声通路的特点及影响因素；针对共模噪声特点提出了利用补 偿电容和变压器内部辅助绕组的两种改善共模噪声的方案，并以一台50W 反激式开 关电源作为实验平台进行了验证。 2 共模传导噪声耦合通道模型分析 图 1是Flyback变换器的共模噪声传输通道的原理图，LISN模块是用来测量传 导发射的标准电路。电容c 、c。和 c 用细点线表示分布电容，其中c 表示 变压器原边、功率开关管和散热片的对地分布电容，c。表示负载端对地分布电容， c阳表示原边“热点”(电位跳变点)到副边“静点”(电位稳定点)的耦合电容。开 关管 M1漏极电位在开通、关断时产生电位跳变，变化的电位经对地耦合电容形成共 模噪声电流，用Vm表示原边噪声源，图中用黑体点线表示共模噪声的传播路径，共 模电流分两路流向大地，一路经散热片和开关管的对地电容，另一路流经副边对地 电容。 图2是原边共模噪声的简化电路，50g 电阻是LISN的标准阻抗。由于开关管与 散热片接触面积很大而间距很小，两者间的分布电容高达数十 nF。如果散热片直接 接地，共模噪音将会沿此分布电容与 LISN阻抗构成回路，造成严重的共模噪声，一 般情况 下将散热片直接接原边地线，对共模噪音起到旁路屏蔽作用。这种情况下共模 噪音主要经变压器的原、副边电容由副边对地电容返回LISN 阻抗构成回路，副边 对地分布电容受电源使用环境的限制无法控制，因此变压器的原、副边电容 c 是噪 音通路中的主要可控参数。 除原边共模噪声外，变压器副边电位跳变也会形成共模噪音。一般情况下由于 副边输出电压较低，其产生的共模噪声经常被忽略，但这种简化分析可能存在严重 的偏差。原因是较低的副边输出电压虽然意味着电位跳变产生的噪声源较低，但副 边噪声通路阻抗却有可能比原边噪声阻抗低的多。在这种情况下副边噪 声电流 cM 一(c。 +C．h)*dVd／df 可能大于原边噪声电流，在实际应用中这种现 象并不少见。 图 3是副边共模噪声传输通道，电压跳变 形成噪声电流，经变压器的副、原边 间的分布电容C。 (副边电位跳变点“热点”到原边电位稳定点“静点”)到 LISN 阻抗构成回路；为改善 EMI特性，变压器原、副边间经常使用屏蔽层，连接在 母线的地线端，副边共模噪声通过副边到屏蔽层间的分布电容 C h流回LISN 阻抗构成回路。 图4是副边共模噪声通路的简化电路，使用屏蔽层的变压器由于屏蔽层与副边绕 组较大的接触面积，其分布电容c 较原、副边间电容 c印大，电容C h成为 影响电磁干扰效果的主要参数 变压器结构的变化影响三个分布电容参数，因此改变变压器的结构和连接方式 可以