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反激电源电路电磁干扰抑制措施

在最后一篇文章中,我们介绍了反激电源的三个干扰源及其干扰原理。本文详细说明了三个干扰源的抑制措施。

这是PWM波形,从这张图中,我们可以看到驱动信号的边缘速率非常快,信号边缘速率越快,频率越高。因此,通过调整栅极电阻来降低电压变化率du/dt和电流变化率di/dt,因此,降低驱动速率必然会减少高频干扰。

这是不同边缘信号,边缘时间与频谱包络的关系,横轴是频率,纵轴是幅度,假设驱动方波的上升时间是t,方波频域高频转弯频率为1/(π*t),t高频成分越小越高。如上图所示,红线代表边缘速度快的信号频谱。

增加电阻后,边缘速率降低,电阻越大,边缘速率越小,但导电时间延长,导电损耗增加,加热,会降低开关电源的效率电源的效率。通常,这种电阻在几欧元到几十欧元之间。一般来说,我们经常看到栅极加10欧电阻就是这个道理。

给RC增加二极管后,开关晶体管在截止瞬间电源经由二极管向电容C充电时,由于二极管顺向导通的压降很小,开关晶体管关闭时的过电压缓冲吸收效果与单个电容器相当。但是,当开关晶体管导通时,二极管的单向导电作用使得电容的放电只能经过串联电阻R它的作用和作用RC阻力缓冲吸收电路相当。所以RCD缓冲吸收比C和RC效果更好,这是针对MOS管的吸收。

看,开关MOS当管导通时,由于二极管反向,电容充电MOS当管道关闭时,变压器会产生反向电势,以阻止原始电流的减少。此时,电管储存的能量通过RCD电容器最终消耗在电阻上,从而抑制开关管关闭过程中变压器初泄漏引起的电压峰值。这就是RCD源抑制变压器原边电压尖峰的原理。

如图所示,仅表示MOS对地寄生电容器、变压器原侧副侧寄生电容器、次级对地寄生电容器等。事实上,这种寄生通道有很多,不限于这些,比如MOS地面寄生电容器通过变压器等。这些寄生通道容易干扰原边电磁,包括副边电磁干扰,导入地球,返回LISN会引起共模回路的形成EMI问题。一是传导骚扰测试LISN,另一种是形成更大的共模回路,增强辐射问题。

具体解决方案:开关电源二级冷地(整流二极管后铝电解电容负极)和原边热地(整流桥后铝电解电容负极),不要太小,不能达到效果,太大,会导致漏电流增加。

为什么要加电容??让我们继续看。首先,当我们谈到开关电源的原理时,我们谈论原边和副边MOS,变压器和整流二极管都是强电磁干扰源。这些设备产生的噪声在高频时会产生寄生共模电路,因为电容器有各种寄生参数。

加了这个Y电容器完成后,相当于为二次干扰提供了一条回到原始边缘的路径。该路径的优点是干扰在电源内流动,切断到地面的路径,大大降低了传导干扰和辐射干扰的风险。也就是说,在开关电源设计中,工程师经常

理想情况下,共模信号根本无法通过变压器传输,这就是变压器隔离共模的原理。接下来,让我们来看看实际变压器的绕组。一般来说,我们使用更多的三明治绕组。

看这张图,红色箭头指的是变压器的初级绕组,绿色箭头指的是变压器的二次绕组。一般来说,变压器的初级电源较高,初级绕组较多。这种绕组相当于在初级绕组中间绕组次级绕组,类似于三明治,因此被称为三明治绕组。

另外,变压器初级两个绕层中间是次级绕组,所以同时降低了初级绕组之间的寄生电容。另外,虽然降低了初级漏感和寄生电容,但是由于次级绕组在两个初级绕组之间,此时,

屏蔽变压器可用于减少初级二次耦合电容,切断初级二次耦合通道。

看上面的图,加了屏蔽层后初次级之间耦合电容就分成了两个,分别为初级绕组对屏蔽层的耦合电容,次级绕组对屏蔽层的耦合电容。在生产过程中,屏蔽层通常通过地线连接到变压器的原始热地,并将初级电磁干扰回到初级,从而隔离初级电磁干扰。一般在变压器的原边和副边之间加一层铜箔,目的是通过屏蔽层将原边干扰回到源头。

变压器用绝缘胶带在变压器外包裹一圈铜箔。我们都称之为变压器外屏蔽变压器。一般来说,为了防止磁饱和变压器的工艺设计,通常会打开一个间隙,从工艺上看,通常会打开变压器内部中心的铁芯。可减少漏磁,实际绕制时,也会故意将线圈绕在这个气隙位置。实际上,无论如何设计,边缘都会有漏磁。如果有漏磁,必然会在闭合电路中感应电压和电流。变压器会产生漏磁场,泄漏到外部空间。在高频应用中,强漏磁场会在输出端口的闭合电路上感应电压,导致EMI 测试结果变差。如果有外部屏蔽层,根据电磁感应原理,屏蔽层会感应电流,形成相反的磁场,抵消变压器磁场的影响。这就是变压器外部增加屏蔽的原理。

一种是线圈覆盖,可以减少线圈直接对外辐射。

一种是磁芯和线圈的覆盖,可以减少线圈辐射,也可以减少磁芯泄漏的外部辐射。需要注意的是,铜箔需要导电连接和关闭两端,屏蔽变压器的屏蔽需要两端开路。此外,铜箔不需要接地,接地后不能产生涡流,也不能从涡流反磁场中抵消源磁场。

减少反向回复电流是抑制尖峰的根本措施。

可适当选择恢复特性相对较软的软快速恢复二极管。例如,碳化硅二极管,几乎没有反向恢复问题,碳化硅二极管,价格相对昂贵,虽然反向恢复特性好,但尚未推广。

加磁珠,正向导通瞬间,可以抑制电流变化率,正向导通后,磁珠饱和,反向恢复的时候,同样,抑制反向电流变化率di/dt。一般磁珠选择60-80欧的锰锌铁氧体磁珠

右边是MOS管,D极加磁珠,右边是大功率二极管,正极加磁珠。加磁珠,和刚开始说的栅极电阻,或者DS加电容,加RC不用担心损失。

加上整流二极管RC吸收也是抑制流二极管EMI一种常用的措施。当二极管反向关闭时,寄生电感中的能量充电寄生电容器,并通过吸收电阻R对吸收电容C当二极管快速正向导通时,充电,C通过R放电时,大部分能量会被消耗掉R通常,通过电容、充电和放电,可以降低电路中电流的变化率,有效抑制反向尖峰电压,电阻R=10-33Ω,C=33pF-1000pF。

标签: 铜箔导电带电阻率

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