深度解析降低EMI的办法
时间：2021-12-03 23:28:00
张工子弟社许超
在经常使用的开关电源设想中，为了按捺电磁滋扰的共模乐音，平日会在原副边之间跨接一个Y电容，平日Y电容容值越大对共模按捺越有优点，但安规规范却对Y电容巨细有必定请求，容值大，漏电流也会响应增大。
今朝针对手机充电器和小功率电源，去除Y电容对使用者的平安和本钱的下降都很有意义。然则，去除Y电容也会带来新的挑衅，主如果解决电磁滋扰的题目。本文章从EMI的耦合传布道理和变压器绕法及连系示波器判别同时连系实践案列为你深度解析下降EMI的设施。
EMI噪声源和耦合路劲的基础观点
图1所示是离线反激变换器的传导电磁滋扰丈量电路图。丈量中应用的是规范的传导丈量仪器LISN，由电感，电容以及两个50ohm电阻构成。关于乐音来讲，两个电感显现高阻抗，而两个0.1uF电容显现低阻抗。经由过程两个电阻耦合到乐音电压被看成传导电磁滋扰。VX是LINE EMI电压，Vy是neutral side EMI电压。
根据传统理论，EMI乐音分为两种模式：差模乐音DM noise和共模乐音COMMON noise。DM noise由脉动的开关电源耦合到电阻R1和R2。差模滋扰耦合门路如图1中蓝色点划线所示。普通而言，差模滋扰随负载电流而变迁。CM noise由功率管的守旧关断（平日而言是dv/dt）经由过程寄生电容CPS耦合到电阻R1和R2。共模乐音滋扰乐音耦合门路如图1中赤色虚点所示。差模滋扰和共模滋扰能够经由过程EMI乐音分手丈量，此中差模滋扰电压为两个电压差（Vx-Vy）.共模滋扰电压为两个电压平均值（VX VY）/2。
2、针对无Y电容反激电源的传导EMI首要步伐
无Y电容反激电源使用的典范电路图如图2所示。图3所示是差模滋扰和共模滋扰在传导EMI分歧频率段中发生影响的首要地区，此中差模滋扰主要在2MHZ之内，共模滋扰首要住500KHZ以上。
2.1与DM和CM EMI相干的元器件
在惯例使用中，如下元件被用来按捺差模滋扰：
π型滤波器，由电感和电容构成，通常被置于输出整流桥后。
X电容，是经常使用的按捺差模滋扰的手法
通常在13W之内的反激变换器使用中，基础用的都是L1，C1和C2组成为了的π型滤波器就能敷衍EMI了，X电容能够省去。
与共模滋扰相干的元器件：
Y电容，是最经常使用的按捺共模EMI滋扰的要领。
共模CHOKE，偶然用于输出或输入侧以下降共模EMI。
铁氧体磁珠或uH级的电感，加在输出侧的π型滤波器中用以减小高频共模滋扰EMI，同时对辐射也有按捺结果
RCD钳位吸取电路以及次边RC吸取电路异样对共模滋扰有按捺结果
变压器绕指布局，适当的绕组布局和屏障能够大幅度下降共模滋扰。
在此小功率反激变换器使用中，采用了铁氧体磁珠（L2）,原边RCD吸取电路（R7，C5，D6和R8），二次侧RC吸取（R14，C6）以及布局优化的变压器以下降共模EMI滋扰。
2.2变压器设想中的共模噪声按捺手艺
图4表现了变压器外部的电荷漫衍布局，此中Qps是原边对二次侧绕组的电荷漫衍。经由过程电荷漫衍Qps咱们能够失掉原边对二次侧的等效电容Cps，这便是咱们平日所知的原边对二次侧的共模噪声门路。
起首，经由过程减小等效电容Cps，增添共模乐音门路阻抗。简略无效的要领便是将原边绕组的动点阔别二次侧绕组。如图5中变压器绕组布局中线绕原边绕组，从动点起绕，13W之内的变压器接纳低级均匀绕法（非三明治布局），如许能够无效减小原边对二次侧的位移电流，从而达到减小等效电容CpS，增添共模噪声门路阻抗，按捺共模乐音的结果。
其次，共模滋扰噪声均衡均衡对消手艺-采用适宜的屏障步伐使共模乐音均衡对消。如图6所示，增添适宜的屏障后，进一步降低了等效电容Cps，而且还同时增添可二次侧对原边的等效电容CSP，该电容能够把二次侧乐音再传到低级侧来（在这是否认为功能和Y电容有点像了？）从理论上讲，惟独这两个等效电容上的电荷达到均衡，用数学公式抒发则为|Cps*Vp-Csp*Vs|=0,则LISIN上应当检测不到共模噪声，由于共模噪声都以能量的方式在电源外部轮回了。几种达到均衡对消经常使用的要领在图7中给出。
3、悬浮RC电压波形-一种检测共模噪声的简略要领
图8所示是一种检测共模噪声的简略无效的要领，即经由过程跨接在原副边动态点之间的RC悬浮电压波形，此中Rcm=20K连贯原边动态点，Ccm=1nF连贯二次侧动态点。电阻Rcm上电压波形的极性和幅度表现了共模乐音的对消结果。当Rcm悬浮电压波形和开关管Q1的开关波形VDS同等时,变压器内屏障铜皮越长，则Rcm电压的幅度越小；当屏障铜皮连续增添，则会致使Rcm电压波形极性反相。为了使得Cps和Csp之间均衡并取得共模噪声对消的结果，Rcm电压在0-2V且极性反相最为适当，如图10所示。图9,10和11对变压器无屏障，屏障对消适当和屏障对消过火做了比照。效果表现，无屏障盒屏障对消过火的传导EMI都比较差。
除了铜皮屏障，绕组屏障也是同样并且比拟便利调试增添几圈或许减几圈）
