反激電源的emi抑制方法

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1、小功率反激電源是市場上最為成熟的電源之一，在電源行業(yè)中占據(jù)相當(dāng)大的比重?，F(xiàn)今講解開關(guān)電源電磁兼容的文章較多，要考慮到市場化，小功率反激只用一級EMI濾波，但是無散熱片，還要考慮可生產(chǎn)性，這就與單純的電磁兼容介紹有很大區(qū)別，本文從工程和生產(chǎn)的角度出發(fā)闡述小功率反激電源的EMI抑制方法。1抑制措施電磁干擾(ElectroMagneticInterference)，有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。差模干擾和共模干擾是主要的傳導(dǎo)干擾形態(tài)，而功率變換器的傳導(dǎo)干擾以共模干擾為主。差模

2、噪聲主要由大的di/dt與雜散電容引起;共模噪聲則主要由較高的dv/dt與雜散電感相互作用而產(chǎn)生的高頻振蕩引起。形成電磁干擾的條件有三：A：向外發(fā)送電磁干擾的源—噪聲源B：傳遞電磁干擾的途徑—噪聲耦合和輻射C：承受電磁干擾(對噪聲敏感)的客體—受擾設(shè)備1.1EMI濾波器的選擇選用圖1是開關(guān)電源常用的一級EMI濾波器的電路。圖中的L1為共模扼流圈，Cx、CY1、CY2為安規(guī)電容，對于小型開關(guān)電源來講，由于體積的限制，很多時(shí)候會將CY1、CY2會省略掉的，甚至連L1也會省去。圖中共模扼流圈L1的兩個(gè)線圈匝數(shù)相等，方向相同，這兩個(gè)電感對于差模電流和主電流所產(chǎn)生的磁通是方向相反、互相抵消的

3、，因而不起作用;而對于共模干擾信號，兩線圈產(chǎn)生的磁通方向相同，有相互加強(qiáng)的作用，每一線圈電感值為單獨(dú)存在時(shí)的兩倍，從而得到一個(gè)高阻抗，起到良好的抑制作用。共模電感兩邊感量不相等形成的差模電感L2一起與Cx電容組成一個(gè)低通濾波器，用來抑制電源線上存在的差模干擾信號。CY1與CY2的存在是給共模噪聲提供旁路，同時(shí)與共模電感一起，組成LC低通濾波器。共模噪聲的衰減在低頻時(shí)主要由電感起作用，而在高頻時(shí)大部分由電容CY1及CY2起作用。同時(shí)，在安裝與布線時(shí)應(yīng)當(dāng)注意:濾波器應(yīng)盡量靠近設(shè)備入口處安裝,并且濾波器的輸入和輸出線必須分開，防止輸入端與輸出端線路相互耦合，降低濾波特性。濾波器中電容器導(dǎo)

4、線應(yīng)盡量短，以防止感抗與容抗在某頻率上形成諧振。圖1一級EMI濾波器電路。濾波器的抑制作用是用插入損耗來度量的。插入損耗A用分貝(dB)表示，分貝值愈大，說明抑制噪聲干擾的能力愈強(qiáng),如式(1)所示：工程設(shè)計(jì)時(shí)通過測量計(jì)算出需要設(shè)定的插入損耗值，得出轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)，然后根據(jù)轉(zhuǎn)折頻率設(shè)計(jì)電感電容參數(shù)，如式(2)：不過注意，不是所有的濾波器都能使電磁干擾減小，有的還會更嚴(yán)重。因?yàn)闉V波器會產(chǎn)生諧振,從而產(chǎn)生插入增益。插入增益不僅不會使干擾減小,而且還使干擾增強(qiáng)。這通常發(fā)生在濾波器的源阻抗和負(fù)載阻抗相差很大時(shí)，插入增益的頻率在濾波器的截止頻率附近。解決插入增益的方法：一個(gè)是將諧振頻率移動(dòng)到?jīng)]有干

5、擾的頻率上，另一個(gè)使增加濾波器的電阻性損耗(降低Q值)。比如在差模電感上并聯(lián)電阻,或在差模電容上串聯(lián)電阻。1.2輸入與輸出濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的優(yōu)化輸入與輸出濾波網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，第一是能量存儲與轉(zhuǎn)換，第二是減小高頻諧波與共模干擾。實(shí)際電路等效為電容、等效電感、等效電阻的串聯(lián)。在高頻情況下，大電容的等效寄生參數(shù)起主要作用，無法給高頻傳導(dǎo)噪聲提供有效衰減。這時(shí)候可以選擇型濾波，將一個(gè)大電容和一個(gè)小電容并聯(lián)起來使用，大電容抑制低頻干擾、小電容抑制高頻干擾。不過，將大容量電容和小容量電容并聯(lián)起來的方法，會在某個(gè)頻率上出現(xiàn)旁路效果很差的現(xiàn)象。這是因?yàn)樵诖箅娙莸闹C振頻率和小電容的諧振頻率之間，大

6、電容呈現(xiàn)電感特性(阻抗隨頻率升高增加)，小電容呈現(xiàn)電容特性,實(shí)際是一個(gè)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在會在某個(gè)頻率上發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致其阻抗最大，這時(shí)電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際已經(jīng)失去旁路作用。如果剛好在這個(gè)頻率上有較強(qiáng)的干擾，就會出現(xiàn)干擾問題。1.3緩沖電路的應(yīng)用開關(guān)電源的干擾按噪聲源種類分為尖峰干擾和諧波干擾兩種。輸入電流中的高次諧波在電路中采用共模扼流圈來抑制，而對于尖峰干擾，除了在源頭上減小漏感，選擇快恢復(fù)二極管來減小尖峰外，最常見的就是開關(guān)管加RCD箝位電路與輸出二極管加RC吸收電路。RCD箝位電路用于抑止由于變壓器初級漏感在開關(guān)管關(guān)斷過程中產(chǎn)生的電壓尖峰。RC吸收電路用于抑制二極

7、管關(guān)斷時(shí)變壓器次級漏感與二極管反向恢復(fù)引起的電壓尖峰。不過這些緩沖電路是通過消耗功率來達(dá)到抑制目的，因此需要根據(jù)實(shí)際需求選擇使用。1.4盡量縮小高頻環(huán)路面積一般小功率反激電源有四部分需要注意環(huán)路面積：A：初級開關(guān)環(huán)路(MOS管，變壓器，輸入電容)B：次級開關(guān)環(huán)路(變壓器，輸出二極管，輸出電容)C：RCD環(huán)路(R，C，D，MOS管，變壓器)D：輔助電源環(huán)路(變壓器，二極管，電容)因?yàn)椴钅ｋ娏髁鬟^導(dǎo)線環(huán)路時(shí)，將引起差模輻射如式(3)表示：同時(shí)，由于接地電路中存在電壓降，某