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如何设计一款低噪声开关电源变压器?

如何设计一款低噪声开关电源变压器?

本文摘要:OFweek电子工程网讯在开关电源设计中,功率变压器的设计十分关键,特别是在是工作频率提升后,要超过电源的功率密度尽可能低,同时要符合较好的EMC指标有一定的可玩性。下面讲解一种变压器设计方法,可大大提高开关电源的EMI噪声。 由于一次外侧和二次外侧绕组间寄生电容的不存在,变压器“电源”时,在分界处不存在dV/dt,将“静默层”布置在绝缘胶带的两侧,即一次外侧和Vin连接的一端,二次外侧和地连接的一端,分别布置在绝缘胶带两侧,可以增大分界处寄生电容的dV/dt。

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OFweek电子工程网讯在开关电源设计中,功率变压器的设计十分关键,特别是在是工作频率提升后,要超过电源的功率密度尽可能低,同时要符合较好的EMC指标有一定的可玩性。下面讲解一种变压器设计方法,可大大提高开关电源的EMI噪声。

  由于一次外侧和二次外侧绕组间寄生电容的不存在,变压器“电源”时,在分界处不存在dV/dt,将“静默层”布置在绝缘胶带的两侧,即一次外侧和Vin连接的一端,二次外侧和地连接的一端,分别布置在绝缘胶带两侧,可以增大分界处寄生电容的dV/dt。由于场效应管的漏极电压是波动的,将其绕行为骨架的第一层,这样外层可屏蔽内层升空的电磁场。图1和图2得出了两种低噪声的绕线技术,可应用于在典型的反激变换器变压器中。  图1绕制一次外侧和二次侧组时骨架的转动方向完全相同  方法一:如图1右图,二次外侧绕组与二极管相连的末端必需座落在绝缘胶带,因此绝缘胶带的两端将有一定大小的dV/dt,但该dV/dt比一次外侧绕组的漏极连接末端与绝缘胶带邻接时大得多。

此变压器的优点是二次外侧绕组的“静默末端”坐落于最外层,它本身就能很好的屏蔽变压器的电磁辐射。  图2绕制一次外侧和二次侧组时骨架的转动方向忽略  方法二:如图2右图,使两个静默末端与绝缘胶带邻接,此变压器的优点是穿过边界的共模噪声增大,但变压器的外部噪声较为大,必须在外部绕行上铜皮屏蔽(即法拉第屏蔽)。

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  图3用于一次外侧辅助绕组作为法拉第屏蔽  在变压器骨架窗口裕量充裕的情况下,一般来说还必须在变压器内部一次外侧和二次外侧之间用于铜皮“隔绝”,从而屏蔽绕组产生的噪声。如果窗口裕量不是很充份,可以考虑到将一次外侧的IC供电绕组作为法拉第屏蔽。

如图3右图,绕组的两端皆交流耦合至一次侧地,使一次侧主绕组升空的容性噪声增大,因此传导至二次外侧的共模噪声大大增大。用于法拉第屏蔽的缺点是溢感觉大大增加,从而减少了效率。所以我们在反激变换器变压器内部一般不用于任何常规的屏蔽,但常常用于法拉第屏蔽。  在为客户设计自定义产品时,客户拒绝在不作外围辅助电路的情况下,拒绝传导过CLASSB,根据方法一,在融合用于传统的“三明治绕法”不仅解决问题了传导的问题,还解决问题了要用方法一带给的变压器溢感大的问题,从而提升了电源的稳定性,也超过了客户的拒绝。

该自定义产品绕线顺序如表格1右图,传导结果如图4右图,峰值最多有20dB的裕量,平均值也有10dB的裕量。  表格1  图4  对于带上变压器流形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水平影响较小。

一般来说情况下,安装电源线滤波器是诱导传导EMI的必要措施。但是,意味着依赖电源输出端的滤波器来诱导阻碍往往不会造成滤波器中元件的电感量减少和电容量减小。而电感量的减少使体积减少、电容量的减小受到溢电流安全性标准的容许。本文明确提出了新的变压器设计方法。

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不仅能增加电源线滤波器的体积,对传导电磁干扰(EMI)的诱导能力更加强劲,且能减少变压器的制作成本和工艺复杂程度。


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