反激式开关电源EMI干扰源浅析
今天咱们来聊聊反激式开关电源的EMI(电磁干扰)干扰源。这东西虽然听起来挺高大上,但其实原理并不复杂,咱们一步步来揭开它的面纱。
一、变压器漏感产生的电压尖峰与振荡
首先,咱们得知道,反激式开关电源有个问题,就是EMI效果相对较差,尤其是在断续模式下。这时候,反激MOS管在开通、关断时,那频谱分量可宽了,开关频率及谐波简直就是干扰源中的战斗机。
在没有RCD吸收电路的情况下,当反激MOS管关断,副边整流二极管导通,原边的励磁电感就被箝位了。这时候,原边漏感LEP的能量就得通过MOS管寄生电容CDS放电。这一放电,就产生了振荡,频率还挺高。
振荡频率公式
而振荡的峰值,跟振荡电路的Q值有关。Q值大,峰值就大;Q值小,峰值就小。想减小峰值?简单,减小变压器的漏感LEP,加大CDS和电路的阻抗R,或者加个Snubber电路,都挺有效。
二、励磁电感产生的振荡
再说说励磁电感产生的振荡。当反激式MOS管关断,副边二极管由通转向关断,原边励磁电感就被释放了。这时候,CDS和原边电感的杂散电容并联,再和原边电感LP(励磁电感+漏感之和)发生振荡。放电回路还是那个LEP -CDS -RS-大电解-LEP。
三、次级整流二极管开关噪声
整流二极管导通、关断时,频谱含量也宽得很,开关频率及其谐波同样是干扰源中的佼佼者。特别是当原边反激MOS管导通,次级整流二极管关断时,副边励磁电感被钳制,副边漏感LES和二极管杂散电容CJ就发生振荡了。这振荡频率,也是不低。
而且,这振荡噪声还会通过变压器耦合到次级,形成共模电流环路,那可就更热闹了。
四、电流环路噪声
最后说说电流环路噪声。原边MOS管开关回路主要由原边MOS管与变压器励磁电感组成。开关管与其散热片、金属外壳和电源内部布线间分布电容产生的du/dt,那可是脉冲幅度大、频带宽、谐波丰富。
当开关管关断时,变压器初级线圈就产生了反电动势E=Ldi/dt,这值与MOS管漏极的电流变化率成正比,与漏感也成正比。这漏感产生的电压尖峰叠加在MOS管D极关断电压上,传导问题和辐射问题就都来了。
次级整流回路也一样热闹。次级输出整流二极管截止时有个反向电流,恢复到零点的时间与结电容等因素相关。这电流变化di/dt一大,高频干扰就来了,频率能达到几十MHz,甚至百MHz,辐射问题可严重了。
所以,反激式开关电源的EMI干扰源,就是这么些东西在捣鬼。咱们了解了这些,才能更好地去应对和解决它们。