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。

（1）针对MOS管

①改变栅极驱动电阻

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。

②RCD吸收

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。

原看，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。

（2）针对变压器

①提供内部传输通道

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)跨接Y电容。一般选用高压陶瓷电容作为高压陶瓷电容Y电容，容值在102-103左右，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，工程师经常在冷热之间加入Y电容的原因和目的是切断干扰共模路径，并在电源内提供流动路径。

②屏蔽变压器

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。

这种绕组的优点是初级和次级直接耦合面积大，可以减少变压器初级和次级之间的磁泄漏，从而减少变压器的泄漏感LC振荡寄生电感降低泄漏引起的电压峰值，从而降低EMI风险。

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，初级绕组次绕组之间的分布电容会增加，初级和次级之间相当于为共模电容提供了一条将初级测量的干扰噪声传输到次级的路径。

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。

在外部屏蔽上，变压器漏磁会感应形成涡流，涡流产生的反向磁场会抵消漏磁辐射，从而减少变压器漏磁的影响。一般有两种涂层方法。

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。

（3）整流二极管

减少反向回复电流是抑制尖峰的根本措施。

①选用SiC二极管

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。

②正极穿孔磁珠。

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。

③加RC吸收

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。