电源技术中的反激式开关电源的变压器电磁兼容性设计

摘要：对于带变压器拓扑结构的开关电源来说，变压器的电磁兼容性(EMC)设计对整个开关电源的EMC水平影响较大。本文以一款反激式开关电源为例，阐述了其传导共模干扰的产生、传播机理。根据噪声活跃节点平衡的思想，提出了一种新的变压器EMC设计方法。通过实验验证，与传统的设计方法相比，该方法对传导电磁干扰(EMI)的抑制能力更强，且能降低变压器的制作成本和工艺复杂程度。本方法同样适用于其他形式的带变压器拓扑结构的开关电源。 　　随着功率半导体器件技术的发展，开关电源高功率体积比和高效率的特性使得其在现代军事、工业和商业等各级别的仪器设备中得到广泛应用，并且随着时钟频率的不断提高，设备的电磁兼容性(E 电源技术中的反激式开关电源在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，因其高功率密度和高效率而广泛应用于军事、工业和商业领域。然而，随着设备时钟频率的提高，电磁兼容性（EMC）问题变得越来越突出。其中，变压器的电磁兼容性设计对于整体开关电源的EMC性能具有显著影响。 反激式开关电源的传导共模干扰主要由噪声活跃节点，如功率开关管的漏极，产生的高频电压成分导致。这些噪声源通过电路中的对地杂散电容（如功率开关管的寄生电容C ，变压器主、副边绕组的寄生电容Cp，C 和磁芯对地的寄生电容C?，C?）形成共模噪声电流，进而通过电源线传播。为解决这一问题，传统的EMC设计方法是在变压器两绕组间添加隔离层以减少共模电流的耦合。 然而，一种新的变压器EMC设计方法——噪声活跃节点相位干燥绕法，依据噪声活跃节点平衡的思想，可以更有效地抑制传导电磁干扰（EMI）。这种方法通过调整变压器绕组布局，使得噪声电流在不同节点间达到相位平衡，从而降低共模噪声。实验表明，这种方法不仅增强了对传导EMI的抑制效果，而且降低了变压器的制造成本和工艺复杂度，适用于各种带变压器拓扑结构的开关电源。 与传统方法相比，新方法不再依赖于电源线滤波器的大电感和大电容，从而减少了滤波器的体积和成本，同时避免了因电容增大带来的漏电流安全问题。通过优化变压器的设计，噪声电流可以通过其他路径得到有效的分流和衰减，改善电源线的传导噪声发射水平。 总结来说，反激式开关电源的变压器电磁兼容性设计是解决EMC问题的关键。通过对噪声活跃节点的识别和利用相位平衡原理进行的创新设计，可以显著提升电源的EMC性能，同时降低制造成本。这种方法为开关电源的未来设计提供了新的思路，有助于实现更加高效、低干扰的电源解决方案。