EMI抑制方法分析研究

3.3 傳統(tǒng)準(zhǔn)諧振技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，可以采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)來(lái)解決開(kāi)關(guān)管的問(wèn)題，如圖6所示。圖6給出了開(kāi)關(guān)管工作在軟開(kāi)關(guān)條件下的開(kāi)關(guān)軌跡。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)主要減小開(kāi)關(guān)管上的開(kāi)關(guān)損耗，也可以抑制開(kāi)關(guān)管上的電磁干擾。在所有的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)中，準(zhǔn)諧振抑制開(kāi)關(guān)管上電磁干擾的效果比較好，所以本文以準(zhǔn)諧振技術(shù)為例，介紹軟開(kāi)關(guān)技術(shù)抑制EMI。所謂準(zhǔn)諧振就是開(kāi)關(guān)管在電壓谷底開(kāi)通，見(jiàn)圖7。開(kāi)關(guān)中寄生電感與電容作為諧振元件的一部分，可完全控制開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)電流浪涌與斷開(kāi)時(shí)電壓浪涌的發(fā)生。采用這種方式不僅能把開(kāi)關(guān)損耗減到很小，而且能降低噪聲。谷底開(kāi)關(guān)要求關(guān)斷時(shí)間中儲(chǔ)存在中的能量必須在開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)釋放掉。它的平均損耗為，由此公式可以看出，減小會(huì)導(dǎo)致大大降低，從而減小開(kāi)關(guān)上的應(yīng)力，提高效率，減小dv/dt，即減小EMI。

3.4 LLC串聯(lián)諧振技術(shù)

圖8為L(zhǎng)LC串聯(lián)諧振的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，兩個(gè)主開(kāi)關(guān)Ql和Q2構(gòu)成一個(gè)半橋結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)信號(hào)是固定50％占空比的互補(bǔ)信號(hào)，電感Ls、電容Cs和變壓器的勵(lì)磁電感Lm構(gòu)成一個(gè)LLC諧振網(wǎng)絡(luò)。在LLC串聯(lián)諧振變換器中，由于勵(lì)磁電感Lm串聯(lián)在諧振回路中，開(kāi)關(guān)頻率可以低于LC 的本征諧振頻率fs，而只需高于LLC的本征諧振頻率fm便可實(shí)現(xiàn)主開(kāi)關(guān)的零電壓開(kāi)通。所以，LLC串聯(lián)諧振可以降低主開(kāi)關(guān)管上的EMI，把電磁輻射干擾 (EMI)減至最少。在LLC諧振拓?fù)渲?，只要諧振電流還沒(méi)有下降到零，頻率對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)趨勢(shì)就沒(méi)有變，即隨著頻率的下降輸出電壓將繼續(xù)上升，同時(shí)由于諧振電流的存在，半橋上下兩個(gè)主開(kāi)關(guān)的零電壓開(kāi)通條件就得以保證。因此，LLC諧振變換器的工作頻率有一個(gè)下限，即Cs與Ls和Lm的串聯(lián)諧振頻率 fm。在工作頻率范圍fmffs內(nèi)，原邊的主開(kāi)關(guān)均工作在零電壓開(kāi)通的條件下，并且不依賴(lài)于負(fù)載電流的大小。同時(shí)，副邊的整流二極管工作在斷續(xù)或臨界斷續(xù)狀態(tài)下，整流二極管可以零電流條件下關(guān)斷，其反向恢復(fù)的問(wèn)題得以解決，不再有電壓尖峰產(chǎn)生。

4 抑制方法對(duì)比分析研究

采用并聯(lián)RC吸收電路和串聯(lián)可飽和磁芯線圈均為簡(jiǎn)單常用的方法，主要是抑制高電壓和浪涌電流，起到吸收和緩沖作用，其對(duì)EMI的抑制效果相比準(zhǔn)諧振技術(shù)與LLC串聯(lián)諧振技術(shù)較差。下面著重對(duì)準(zhǔn)諧振技術(shù)與LLC串聯(lián)諧振技術(shù)進(jìn)行比較分析。在準(zhǔn)諧振中加入RCD緩沖電路，即由二極管，電容器和電阻組成的尖峰電壓吸收電路，其主要作用是用來(lái)吸收MOSFET功率開(kāi)關(guān)管在關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的上升沿尖峰電壓能量，減少尖峰電壓幅值，防止功率開(kāi)關(guān)管過(guò)電壓擊穿。但是，這樣將會(huì)增加損耗，而且由于緩沖電路中采用了二極管，也將增加二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題。由上述分析可以看出，準(zhǔn)諧振技術(shù)主要減小開(kāi)關(guān)管上的開(kāi)關(guān)損耗，也可以抑制開(kāi)關(guān)管上的電磁干擾，但是它不能抑制二極管上的電磁干擾，而且當(dāng)輸入電壓增大時(shí)，頻率提高；當(dāng)輸出負(fù)載增大時(shí)，頻率降低，所以它的抑制效果不是很好，一般不能達(dá)到人們所希望的結(jié)果。所以如果想得到更好的抑制效果，必須解決二極管上的反向恢復(fù)問(wèn)題，這樣抑制效果才能令人們滿(mǎn)意。LLC串聯(lián)諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比準(zhǔn)諧振抑制EMI的效果好。其優(yōu)點(diǎn)已在上面進(jìn)行了分析。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的不斷發(fā)展，其體積越來(lái)越小，功率密度越來(lái)越大，EMI問(wèn)題已經(jīng)成為開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵因素。開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部開(kāi)關(guān)管及二極管是EMI主要發(fā)生源。本文主要介紹了四種抑制開(kāi)關(guān)管及二極管EMI的方法并進(jìn)行了分析對(duì)比，目的是找到更為有效的抑制EMI的方法。通過(guò)分析對(duì)比得出LLC串聯(lián)諧振技術(shù)的抑制效果較好，而且其效率隨電壓升高而升高，其工作頻率隨電壓變化較大，而隨負(fù)載的變化較小。