摘要：在開關(guān)電源設計中，功率變壓器的設計極為關(guān)鍵，尤其是工作頻率提高后，要達到電源的功率密度盡量高，同時要滿足較好的EMC指標有一定的難度。下面介紹一種變壓器設計方法，可大大改善開關(guān)電源的EMI噪聲。

由于一次側(cè)和二次側(cè)繞組間寄生電容的存在，變壓器“開關(guān)”時，在分界處存在dV/dt，將“靜默層”布置在絕緣膠帶的兩側(cè)，即一次側(cè)和Vin相連的一端，二次側(cè)和地相連的一端，分別布置在絕緣膠帶兩側(cè)，可以減小分界處寄生電容的dV/dt。由于場效應管的漏極電壓是波動的，將其繞為骨架的第一層，這樣外層可屏蔽內(nèi)層發(fā)射的電磁場。圖1和圖2給出了兩種低噪聲的繞線技術(shù)，可應用在典型的反激變換器變壓器中.

圖 1

方法一：如圖1所示，二次側(cè)繞組與二極管連接的末端必須緊鄰絕緣膠帶，因此絕緣膠帶的兩端將有一定大小的dV/dt，但該dV/dt比一次側(cè)繞組的漏極相連端與絕緣膠帶相鄰時小得多。此變壓器的優(yōu)點是二次側(cè)繞組的“靜默端”位于最外層，它本身就能很好的屏蔽變壓器的輻射。

圖 2

方法二：如圖2所示，使兩個靜默端與絕緣膠帶相鄰，此變壓器的優(yōu)點是穿越邊界的共模噪聲減小，但變壓器的外部噪聲比較大，需要在外部繞上銅皮屏蔽(即法拉第屏蔽)。

圖 3

在變壓器骨架窗口裕量充足的情況下，通常還需要在變壓器內(nèi)部一次側(cè)和二次側(cè)之間使用銅皮“隔離”，從而屏蔽繞組產(chǎn)生的噪聲。如果窗口裕量不是很充分，可以考慮將一次側(cè)的IC供電繞組作為法拉第屏蔽。如圖3所示，繞組的兩端均交流耦合至一次側(cè)地，使一次側(cè)主繞組發(fā)射的容性噪聲減小，因此傳導至二次側(cè)的共模噪聲大大減小。使用法拉第屏蔽的缺點是漏感大大增加，從而降低了效率。所以我們在反激變換器變壓器內(nèi)部一般不使用任何常規(guī)的屏蔽，但經(jīng)常使用法拉第屏蔽。

在為客戶設計定制產(chǎn)品時，客戶要求在不加外圍輔助電路的情況下，要求傳導過CLASS B，根據(jù)方法一，在結(jié)合使用傳統(tǒng)的“三明治繞法”不僅解決了傳導的問題，還解決了只用方法一帶來的變壓器漏感大的問題，從而提高了電源的穩(wěn)定性，也達到了客戶的要求。該定制產(chǎn)品繞線順序如表1所示，傳導結(jié)果如圖4所示，峰值最少有20dB的裕量,平均值也有10dB的裕量。

表 1

次序起線腳收線腳

N1(一次側(cè)繞組)2(波動端)3

N2(銅箔屏蔽)X5(一次側(cè)地)

N3(二次側(cè)繞組)10(波動端)8(靜默端)

N4(二次側(cè)繞組)11(波動端)9(靜默端)

N5(IC供電繞組)4(波動端)5(靜默端)

N6(一次側(cè)繞組)31(靜默端)

圖 4

對于帶變壓器拓撲結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源來說，變壓器的電磁兼容性(EMC)設計對整個開關(guān)電源的EMC水平影響較大。通常情況下，加裝電源線濾波器是抑制傳導EMI的必要措施。但是，僅僅依靠電源輸入端的濾波器來抑制干擾往往會導致濾波器中元件的電感量增加和電容量增大。而電感量的增加使體積增加、電容量的增大受到漏電流安全標準的限制。本文提出了新的變壓器設計方法. 不僅能減少電源線濾波器的體積，對傳導電磁干擾(EMI)的抑制能力更強，且能降低變壓器的制作成本和工藝復雜程度。