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EMI及無(wú)Y電容變壓器的設(shè)計(jì)資料詳細(xì)說(shuō)明

3912259 2021-02-22 | pdf | 1.14 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

　　在開(kāi)關(guān)電源中，功率器件高頻導(dǎo)通/關(guān)斷的操作導(dǎo)致的電流和電壓的快速變化而產(chǎn)生較高的電壓及電流尖峰是產(chǎn)生 EMI 的主要原因。加緩沖吸收電路有利于降低 EMI，但會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的功耗，增加元件數(shù)量、PCB 尺寸及系統(tǒng)成本。通常情況下，系統(tǒng)前端要加濾除器和 Y 電容，Y 電容的存在會(huì)使輸入和輸出線間產(chǎn)生漏電流，具有 Y 電容的金屬殼手機(jī)充電器會(huì)讓使用者有觸電的危險(xiǎn)，因此，一些手機(jī)制造商開(kāi)始采用無(wú) Y 電容的充電器，然而，去除 Y 電容會(huì)給 EMI 的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，本文將介紹無(wú) Y 電容的充電器變壓器補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法。

　　通常情況下，系統(tǒng)前端要加濾除器和 Y 電容，Y 電容的存在會(huì)使輸入和輸出線間產(chǎn)生漏電流，具有 Y 電容的金屬殼手機(jī)充電器會(huì)讓使用者有觸電的危險(xiǎn)，因此，一些手機(jī)制造商開(kāi)始采用無(wú) Y 電容的充電器，然而，去除 Y 電容會(huì)給 EMI 的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，本文將介紹無(wú) Y 電容的充電器變壓器補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法。

　　變壓器補(bǔ)償設(shè)計(jì)

　　減小電壓和電流變化率及增加耦合通道阻抗是提高 EMI 性能的常用辦法，變壓器是另外一個(gè)噪聲源，而初級(jí)/次級(jí)的漏感及層間電容、初級(jí)和次級(jí)間的耦合電容則是噪聲的通道，初級(jí)或次級(jí)的層間電容可以通過(guò)減少繞組的層數(shù)來(lái)降低，增大變壓器骨架窗口的寬度可以減少繞組的層數(shù)。分離的繞組，如初級(jí)采用三明治繞法，可以減小初級(jí)的漏感，但由于增大了初級(jí)和次級(jí)的接觸面積，因而增大了初級(jí)和次級(jí)的耦合電容，采用銅皮的 Faraday 屏蔽可以減小初級(jí)與次級(jí)間的耦合電容。Faraday 屏蔽層繞在初級(jí)與次級(jí)之間，并且要接到初級(jí)或次級(jí)的靜點(diǎn)，如初級(jí)地和次級(jí)地。Faraday 屏蔽層會(huì)使初級(jí)和次級(jí)的耦合系統(tǒng)降低，從而增加了漏感。開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電流尖峰由三部分組成：（1）變壓器初級(jí)繞組的層間電容充電電流；（2）MOSFET 漏-源極電容的放電電流；（3）工作在 CCM 模式的輸出二極管的方向恢復(fù)電流。導(dǎo)通電流尖峰不能通過(guò)輸入濾波的直流電解電容旁路，因?yàn)檩斎霝V波的直流電解電容有等效的串聯(lián)電感 ESL 和電阻 ESR，產(chǎn)生的差模電流會(huì)在電源的兩根輸入線間流動(dòng)，對(duì)于變壓器而言，初級(jí)繞組兩端所加的電壓高，繞組層數(shù)少，層間電容少，然而，在很多應(yīng)用中由于骨架窗口寬度的限制，以及為了保證合適的飽和電流，初級(jí)繞組通常用多層結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)針對(duì) 4 層的初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論。對(duì)于常規(guī)的 4 層初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)，在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷的過(guò)程中，層間的電流向同一個(gè)方面流動(dòng)，在圖 1 中在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，原極接到初級(jí)的地，B 點(diǎn)電壓為 0，A 點(diǎn)電壓為 Vin，基于電壓的變化方向，初級(jí)繞組層間電容中電流流動(dòng)的方向向下，累積形成的差模電流值大。在功率器件關(guān)斷瞬間，MOSFET 漏-源極電容充電變壓器初級(jí)繞組的層間電容放電，這兩部分電流也會(huì)形成差模電流，同樣，基于電壓的變化方向，初級(jí)繞組層間電容中的電流流動(dòng)方向向上，累積形成的差模電流值大。