變壓器在開關電源中對EMI的作用

開關電源中電壓器采用屏蔽設計；屏蔽層位于初級線圈與次級線圈之間；并且屏蔽層通過導線接至初級線圈；此電源的輻射發(fā)射與傳導騷擾測試數(shù)據(jù)顯示；改開關電源滿足EN55022標準中規(guī)定的要求；將該電源的變壓器改成非屏蔽的變壓器；即取消初級線圈與次級線圈之間的屏蔽銅箔后；在進行輻射發(fā)射與傳導騷擾測試。

使用非屏蔽變壓器時；測試結(jié)果明顯看出；使用非屏蔽變壓器；在傳導騷擾與輻射發(fā)射的項目上均不能達電感企業(yè)到EN55022標準中的要求。

對開關電源來說；開關電路產(chǎn)生的電磁騷擾是開關電源的主要騷擾源之一；開關電路是開關電源的核心；主要由開關管和高頻變壓器組成；它產(chǎn)生的是具有較大幅度的脈沖；頻帶較寬且諧波豐富；這種脈沖騷擾產(chǎn)生的主要原因有以下幾個方面：

1、 開關管負載為高頻變壓器的初級線圈；是感性負載；在開關管導通瞬間；初級線圈產(chǎn)生很大的涌流；并在初級線圈的兩端出現(xiàn)較高的浪涌尖峰電壓；在開關管斷開瞬間；由于初級線圈的漏磁通；致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈；儲存在電感中的這部分能量將和集電極電路中的插件電感制造商電容；電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩；疊加在關斷電壓上；形成關斷電壓尖峰；這種電源電壓中斷會產(chǎn)生與初級線圈接通時一樣的磁化沖擊電流瞬變；這個噪聲會傳導到輸入/輸出端；形成傳導騷擾。

2、 脈沖變壓器初級線圈；開關管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關電流環(huán)路可能會產(chǎn)生較大的空間輻射；形成輻射騷擾；如果電容濾波容量不足或高頻特性不好；電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模方式傳導到交流電源中形成傳導騷擾；同時變壓器的初、次級之間存在分布電容；使得初級回路中產(chǎn)生的騷擾向次級回路傳遞；一方面加大騷擾傳遞環(huán)路；另一方面將有更多的電流流入LISN；從而進一步惡化其EMI特性。在變壓器中增加屏蔽層；并與初級回路相接后；相當于截斷騷擾向后傳遞的路勁；從等效電路上看是將騷擾源封閉在了較小的環(huán)路內(nèi)；從而抑制傳導發(fā)射騷擾與輻射發(fā)射騷擾。

3、 開關電源變壓器初級的共模噪聲向次級噪聲傳遞是開關電源產(chǎn)品EMI問題的一個主要原因；為截斷這種傳遞的路徑；需要在繞制變壓器時；在初級與次級之間加上屏蔽層；并接至直流地上或直流的高壓端；小成本將帶來大收獲。為了保證發(fā)揮屏蔽層良好的隔離作用；屏蔽層與直流地或直流的高壓端連接要保證“零阻抗”；這是屏蔽效果好壞的關鍵；實踐證明；具有長寬比小于5；且沒有任何縫隙；通孔的單一金屬導體具有極低的阻抗。

4、 在變壓器中采用屏蔽技術；可以有效地抑制開關電源中共模噪聲向后一級電路傳輸；這種屏蔽并非一般意義上的電磁屏蔽；而是一種靜電屏蔽；屏蔽層要求接地；電磁屏蔽用的導體原則上可以不接地；但對于靜電屏蔽來說；不接地的屏蔽導體會產(chǎn)生所謂“負靜電屏蔽”效應。

5、 類似這種屏蔽技術在開關電源中還有一種應用；如功率開關管和輸出二級管通常有較大的功率損耗；為了散熱往往需求安裝散熱器或直接安裝在電源底板上，器件安裝時需要導熱性能好的 絕緣片進行絕緣；這就使器件與底板和散熱器之間產(chǎn)生了分布電容；開關電源的底板是交流電源的地線；因而通過器件與底板之間的分布電容將電磁騷擾耦合到交流輸入端產(chǎn)生共模干擾；解決這個問題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片一體成型電感生產(chǎn)；并把屏蔽片接到直流地上；割斷RF騷擾向輸入電網(wǎng)傳播的途徑。