高頻變壓器中傳導(dǎo)EMI產(chǎn)生機(jī)理

以反激式變換器為例，其主電路如圖1所示。

開關(guān)管開通后，變壓器一次側(cè)電流逐漸增加，磁芯儲(chǔ)能也隨之增加。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷后，二次側(cè)整流二極管導(dǎo)通，變壓器儲(chǔ)能被耦合到二次側(cè)，給負(fù)載供電。

圖1反激變換器

在開關(guān)電源中，輸入整流后的電流為尖脈沖電流，開關(guān)開通和關(guān)斷時(shí)變換器中電壓、電流變化率很高，這些波形中含有豐富的高頻諧波。另外，在主開關(guān)管開關(guān)過(guò)程和整流二極管反向恢復(fù)過(guò)程中，電路的寄生電感、電容會(huì)發(fā)生高頻振蕩，以上這些都是電磁干擾的來(lái)源。開關(guān)電源中存在大量的分布電容，這些分布電容給電磁干擾的傳遞提供了通路，如圖2所示。圖2中，LISN為線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，用于線路傳導(dǎo)干擾的測(cè)量。干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線、寄生電容等傳遞到變換器的輸入、輸出端，形成了傳導(dǎo)干擾。變壓器的各繞組之間也存在著大量的寄生電容，如圖3所示。圖3中，A、B、C、D4點(diǎn)與圖1中標(biāo)識(shí)的4點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

圖2反激式開關(guān)電源寄生電容典型的分布

圖3變壓器中寄生電容的分布

在圖1所示的反激式開關(guān)電源中，變換器工作于連續(xù)模式時(shí)，開關(guān)管VT導(dǎo)通后，B點(diǎn)電位低于A點(diǎn)，一次繞組匝間電容便會(huì)充電，充電電流由A流向B;VT關(guān)斷后，寄生電容反向充電，充電電流由B流向A。這樣，變壓器中便產(chǎn)生了差模傳導(dǎo)EMI。同時(shí)，電源元器件與大地之間的電位差也會(huì)產(chǎn)生高頻變化。由于元器件與大地、機(jī)殼之間存在著分布電容，便產(chǎn)生了在輸入端與大地、機(jī)殼所構(gòu)成回路之間流動(dòng)的共模傳導(dǎo)EMI電流。

具體到變壓器中，一次繞組與二次繞組之間的電位差也會(huì)產(chǎn)生高頻變化，通過(guò)寄生電容的耦合，從而產(chǎn)生了在一次側(cè)與二次側(cè)之間流動(dòng)的共模傳導(dǎo)EMI電流。交流等效回路及簡(jiǎn)化等效回路如圖4所示。圖4中：ZLISN為線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗;CP為變壓器一次繞組與二次繞組間的寄生電容;ZG為大地不同點(diǎn)間的等效阻抗;CSG為輸出回路與地間的等效電容;Z為變壓器以外回路的等效阻抗。

圖4變壓器中共模傳導(dǎo)EMI的流通回路