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电子产品类-开关电源系统变压器的屏蔽层技术抑制EMI的设计【鸭脖娱乐官网】

作者:鸭脖娱乐首页 时间:2021-06-15 12:36
本文摘要:EMC在电子产品/设备早已沦为可靠性的最重要组成部分;将更加被推崇!尤其对于我们的工业消费类产品拒绝符合其适当的证书和出口拒绝,对应的国家政策也在不断完善;同时国际贸易的深化发展;EMC技术沦为电子产品/设备无以过的硬性指标!目前开关电源由于其体积小,效率高在电子产品设备中被广泛应用。

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EMC在电子产品/设备早已沦为可靠性的最重要组成部分;将更加被推崇!尤其对于我们的工业消费类产品拒绝符合其适当的证书和出口拒绝,对应的国家政策也在不断完善;同时国际贸易的深化发展;EMC技术沦为电子产品/设备无以过的硬性指标!目前开关电源由于其体积小,效率高在电子产品设备中被广泛应用。我的《开关电源:EMC的分析与设计》这门课程协助了很多人都很精彩解决问题了开关电源中遇到的EMI问题;我再行将开关电源变压器屏蔽技术解决问题的思路共享给大家以反激式开关电源为事例,在分析其高频变压器构成共模传导EMI机理的基础上,分析在变压器设计中设置屏蔽层以诱导共模传导EMI的原理。

试验测试表明,屏蔽层的设置可以有效地诱导高频开关电源的共模传导EMI。由此更进一步研究了屏蔽层在其他类型开关电源中的应用于。电磁兼容-EMC是指电子设备或系统在电磁环境下能长时间工作,且不对该环境中任何事物包含无法忍受的电磁侵扰的能力。它还包括电磁干扰(EMI)和电磁脆弱(EMS)两方面。

由于开关电源中不存在很高的di/dt和du/dt,因此,所有流形形式的开关电源都有电磁干扰的问题。目前解决电磁干扰的技术手段主要有:在电源的输出、输入末端设置无源或有源滤波器,设置屏蔽外壳并短路,使用硬电源技术和变频控制技术等。开关电源中,EMI产生的根本原因在于不存在着电流、电压的高频急遽变化,其通过导线的传导,以及电感、电容的耦合构成传导EMI。

从而电流、电压的变化必然常有磁场、电场的变化,因此,造成了电磁辐射EMI。我们轻分析变压器中共模传导EMI产生的机理,并以此为依据,研究变压器中有所不同的屏蔽层设置方式对共模传导EMI的诱导效果。高频变压器中传导EMI产生机理以反激式变换器为事例,其电路如下图右图。

电源管通车后,变压器一次外侧电流渐渐减少,磁芯储能也随之减少。当电源管关败军,输入二次外侧整流二极管导通,变压器储能被耦合到二次外侧,给阻抗供电。在开关电源中,输出整流后的电流为钝脉冲电流,电源通车和变频器时变换器中电压、电流变化率很高,这些波形中所含非常丰富的高频谐波。

另外,在主开关管电源过程和整流二极管反向恢复过程中,电路的宿主电感、电容不会再次发生高频波动,以上这些都是电磁干扰的来源。开关电源中不存在大量的分布电容,这些分布电容给电磁干扰的传送获取了通路,如下图右图。

LISN为线性电阻平稳网络,用作线路传导阻碍的测量。干扰信号通过导线、寄生电容等传送到变换器的输出、输入末端,构成了传导阻碍。

变压器的各绕组之间也不存在着大量的寄生电容!LY-开关电源寄生电容典型的产于FLY结构的开关电源系统,变换器的电源MOS管工作于高速电源状态如下:变压器在电源MOS管通车时,电路电流线性下降;MOS管变频器时电路电流较慢变频器,电源线的电流为高频的三角波脉动电流,所含非常丰富的高频谐波电流;之后产生了差模传导EMI。同时,电源元器件与大地之间的电位差也不会产生高频变化。由于元器件与大地、机壳之间不存在着分布电容,之后产生了在输出末端与大地、机壳所包含电路之间流动的共模传导EMI电流。

明确到变压器中,一次绕组与二次绕组之间的电位差也不会产生高频变化,通过寄生电容的耦合,从而产生了在一次外侧与二次外侧之间流动的共模传导EMI电流。交流等效电路及修改等效电路如下图右图。图中:ZLISN为线性电阻平稳网络的等效电阻;CP为变压器一次绕组与二次绕组间的寄生电容;ZG为大地不同点间的等效电阻;CSG为输入电路与地间的等效电容;Z为变压器以外电路的等效电阻。变压器中共模传导EMI的流通电路变压器中共模传导EMI数学模型(以首度级两绕组的修改设计图为事例展开分析)PI开关电源-变压器设计软件:变压器的屏蔽层技术诱导EMI的设计!在上图中右图的变压器为事例,最上层一次绕组与二次绕组间的寄生电容仅次于,是产生共模传导EMI的主要原因,故以下主要分析这两层间分布电容对共模传导EMI的影响,忽视变压器其他绕组对共模传导EMI的影响。

另设一次绕组有3层,每层m匝,二次绕组仅有一层,为n匝。当变压器磁芯中的磁通发生变化,之后不会同时在一次外侧和次级产生感应器电动势。

根据叠加定理,可指出这是仅有一次绕组有感应器电动势、二次绕组电动势为零和仅有二次绕组有感应器电动势、一次绕组电动势为零两种情况的变换。仅有一次绕组有感应器电动势、二次绕组电动势为零的情况如下图;e1为每匝一次绕组的感应器电动势;C1x为一匝最外层一次绕组与二次绕组间的寄生电容。

变压器的内部结构图交流等效结构图仅有一次绕组有感应器电动势的情况;在此情况下,由一次外侧流向次级的共模电流为:在仅有二次绕组有感应器电动势、一次绕组电动势为零的情况如下图右图;e2为每匝二次绕组的感应器电动势;C2x为一匝二次绕组与一次绕组最外层间的寄生电容。变压器内部结构图交流等效结构图仅有二次绕组有感应器电动势的情况;在此情况下,由次级流向一次外侧的共模电流为:根据变换原理,求得在一次外侧最外层绕组和次级间流动的共模电流:屏蔽绕组诱导共模传导EMI原理通过上图非常简单绕制变压器,并在交流整流滤波后加设10mH差模滤波电感和差模滤波电容,对开关电源展开传导EMI测试,如下图传导EMI十分相当严重,无法通过电磁兼容EMI测试。在交流整流前加设35mH共模滤波电感,传导EMI测试可通过测试。

较为测试结果可得出结论:在上图右图的变压器结构中,主要是由于共模传导EMI,才使开关电源无法通过电磁干扰EMI测试!。


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