反激电源的意义与三大干扰源

电源/新能源

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描述

1.反激电源的意义

反激变换器是小功率电源所广泛采用的拓扑解决方案,因其简单便宜,可靠性高而广泛应用于100W以下的场合。

2.反激电源的三大干扰源

工作原理:这是反激开关电源的典型电路,原理是低频交流AC220V输入,先经过整流桥,把它整流成高压311V 直流电,然后在经过高频开关管,逆变成高频低压直流电,经过整流二极管整流后,就可以供我们负载所需的电压。

从我们EMC角度,开关MOS管,整流二极管,高频变压器,都是工作在高频开关工作状态,是产生剧烈的du/dt或者di/dt变化的器件,所以是电磁骚扰源。

①MOS管。在高电平过来时,DS 导通,此时,电路中有很强的di/dt,这个就是一个干扰源,关断时道理也一样。总结下,功率开关管工作在ON-OFF 快速循环转换的状态,dv/dt 和di/dt 都在急剧变换。因此,功率开关管是主要干扰源。

②高频变压器。在开关管导通时,电感储存能量,在开关管关断时,电感有阻止感应电动势变化的作用,这个时候,就会产生反向电动势。这个电动势和MOS 管关断时,VDS 电压叠加,就会在D 极产生一个很高的尖峰电压。由于变压器初级线圈的漏感,布线的引线电感,还有变压器的寄生电容,MOS 的寄生电容,就会就会产生LC 振荡,这个振荡必然有电压电流变化,所以,会产生电磁干扰,这就是变压器电磁干扰的原因,高频变压器的EMI 来源集中体现在漏感对应的di/dt 快速循环变换,初次级层间电容,变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因。

干扰源

③整流二极管。MOS 管关断时,二极管导通,此时,同样有di/dt的变化,这是整流二极管电磁干扰的一种,整流二极管最重要的干扰,其实来自于它的反向恢复电流。反向恢复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)产生高dv/dt,从而导致强电磁干扰。

干扰源

t0 之前二极管正向导通,电流很大。在t>t0 时,由于整流管上的正向电压突然变成反向电压,正向电流迅速减小。在t=t1 时刻,IF=0。

理论上此后二极管关断,反向电流是漏电流。但实际情况是,由于PN 结特性正向电流降低为0 后,反向电流一直增大到反向电流峰值。这个反向峰值电流,给电路中寄生电感电容充放电,就产生了反向尖峰电压,和寄生振荡。

这就是二极管引起EMC 问题原因,虽然,二极管开通时也有di/dt 变化,也会产生干扰,但是,反向恢复电流变化率很快,影响更大。

由反向恢复电流和电路中寄生电感电容产生的寄生振荡,对EMC 影响很大,通常开关电源100M 以上干扰和二极管有关。

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