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在常用的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，為了抑制電磁干擾的共模噪音，通常會(huì)在原副邊之間跨接一個(gè)Y電容，通常Y電容容值越大對(duì)共模抑制越有好處，但安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)卻對(duì)Y電容大小有一定要求，容值大，漏電流也會(huì)相應(yīng)增大。
目前針對(duì)手機(jī)充電器和小功率電源，去除Y電容對(duì)使用者的安全和成本的降低都很有意義。但是，去除Y電容也會(huì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，主要是解決電磁干擾的問(wèn)題。本文章從EMI的耦合傳播原理和變壓器繞法及結(jié)合示波器判斷同時(shí)結(jié)合實(shí)際案列為你深度解析降低EMI的辦法。
EMI噪聲源和耦合路勁的基本概念
圖1所示是離線反激變換器的傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量電路圖。測(cè)量中使用的是標(biāo)準(zhǔn)的傳導(dǎo)測(cè)量?jī)x器LISN，由電感，電容以及兩個(gè)50ohm電阻組成。對(duì)于噪音來(lái)說(shuō)，兩個(gè)電感呈現(xiàn)高阻抗，而兩個(gè)0.1uF電容呈現(xiàn)低阻抗。通過(guò)兩個(gè)電阻耦合到噪音電壓被算作傳導(dǎo)電磁干擾。VX是LINE EMI電壓，Vy是neutral side EMI電壓。
按照傳統(tǒng)理論，EMI噪音分為兩種模式：差模噪音DM noise和共模噪音COMMON noise。DM noise由脈動(dòng)的開(kāi)關(guān)電源耦合到電阻R1和R2。差模干擾耦合路徑如圖1中藍(lán)色點(diǎn)劃線所示。一般而言，差模干擾隨負(fù)載電流而變化。CM noise由功率管的開(kāi)通關(guān)斷（通常而言是dv/dt）通過(guò)寄生電容CPS耦合到電阻R1和R2。共模噪音干擾噪音耦合路徑如圖1中紅色虛點(diǎn)所示。差模干擾和共模干擾可以通過(guò)EMI噪音分離測(cè)量，其中差模干擾電壓為兩個(gè)電壓差（Vx-Vy）.共模干擾電壓為兩個(gè)電壓平均值（VX+VY）/2。
2、針對(duì)無(wú)Y電容反激電源的傳導(dǎo)EMI主要措施
無(wú)Y電容反激電源應(yīng)用的典型電路圖如圖2所示。圖3所示是差模干擾和共模干擾在傳導(dǎo)EMI不同頻率段中產(chǎn)生影響的主要區(qū)域，其中差模干擾主要在2MHZ以?xún)?nèi)，共模干擾主要住500KHZ以上。
2.1與DM和CM EMI相關(guān)的元器件
在常規(guī)應(yīng)用中，以下元件被用來(lái)抑制差模干擾：
π型濾波器，由電感和電容組成，通常被置于輸入整流橋后。
X電容，是常用的抑制差模干擾的手段
通常在13W以?xún)?nèi)的反激變換器應(yīng)用中，基本用的都是L1，C1和C2組成了的π型濾波器就可以應(yīng)付EMI了，X電容可以省去。
與共模干擾相關(guān)的元器件：
Y電容，是最常用的抑制共模EMI干擾的方法。
共模CHOKE，有時(shí)用于輸入或輸出側(cè)以降低共模EMI。
鐵氧體磁珠或uH級(jí)的電感，加在輸入側(cè)的π型濾波器中用以減小高頻共模干擾EMI，同時(shí)對(duì)輻射也有抑制效果
RCD鉗位吸收電路以及次邊RC吸收電路同樣對(duì)共模干擾有抑制效果
變壓器繞指結(jié)構(gòu)，恰當(dāng)?shù)睦@組結(jié)構(gòu)和屏蔽可以大幅度降低共模干擾。
在此小功率反激變換器應(yīng)用中，采用了鐵氧體磁珠（L2）,原邊RCD吸收電路（R7，C5，D6和R8），二次側(cè)RC吸收（R14，C6）以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的變壓器以降低共模EMI干擾。
2.2變壓器設(shè)計(jì)中的共模噪聲抑制技術(shù)
圖4顯示了變壓器內(nèi)部的電荷分布結(jié)構(gòu)，其中Qps是原邊對(duì)二次側(cè)繞組的電荷分布。通過(guò)電荷分布Qps我們可以得到原邊對(duì)二次側(cè)的等效電容Cps，這就是我們通常所知的原邊對(duì)二次側(cè)的共模噪聲路徑。
首先，通過(guò)減小等效電容Cps，增加共模噪音路徑阻抗。簡(jiǎn)單有效的方法就是將原邊繞組的動(dòng)點(diǎn)遠(yuǎn)離二次側(cè)繞組。如圖5中變壓器繞組結(jié)構(gòu)中線繞原邊繞組，從動(dòng)點(diǎn)起繞，13W以?xún)?nèi)的變壓器采用初級(jí)平均繞法（非三明治結(jié)構(gòu)），這樣可以有效減小原邊對(duì)二次側(cè)的位移電流，從而達(dá)到減小等效電容CpS，增加共模噪聲路徑阻抗，抑制共模噪音的效果。
其次，共模干擾噪聲平衡平衡抵消技術(shù)-采取合適的屏蔽措施使共模噪音平衡抵消。如圖6所示，增加合適的屏蔽后，進(jìn)一步降低了等效電容Cps，并且還同時(shí)增加可二次側(cè)對(duì)原邊的等效電容CSP，該電容可以把二次側(cè)噪音再傳到初級(jí)側(cè)來(lái)（在這是不是覺(jué)得功效和Y電容有點(diǎn)像了？）從理論上講，只有這兩個(gè)等效電容上的電荷達(dá)到平衡，用數(shù)學(xué)公式表達(dá)則為|Cps*Vp-Csp*Vs|=0,則LISIN上應(yīng)該檢測(cè)不到共模噪聲，因?yàn)楣材Ｔ肼暥家阅芰康男问皆陔娫磧?nèi)部循環(huán)了。幾種達(dá)到平衡抵消常用的方法在圖7中給出。
3、懸浮RC電壓波形-一種檢測(cè)共模噪聲的簡(jiǎn)單方法
圖8所示是一種檢測(cè)共模噪聲的簡(jiǎn)單有效的方法，即通過(guò)跨接在原副邊靜態(tài)點(diǎn)之間的RC懸浮電壓波形，其中Rcm=20K連接原邊靜態(tài)點(diǎn)，Ccm=1nF連接二次側(cè)靜態(tài)點(diǎn)。電阻Rcm上電壓波形的極性和幅度體現(xiàn)了共模噪音的抵消效果。當(dāng)Rcm懸浮電壓波形和開(kāi)關(guān)管Q1的開(kāi)關(guān)波形VDS一致時(shí),變壓器內(nèi)屏蔽銅皮越長(zhǎng)，則Rcm電壓的幅度越小；當(dāng)屏蔽銅皮繼續(xù)增加，則會(huì)導(dǎo)致Rcm電壓波形極性反相。為了使得Cps和Csp之間平衡并獲得共模噪聲抵消的效果，Rcm電壓在0-2V且極性反相最為恰當(dāng)，如圖10所示。圖9,10和11對(duì)變壓器無(wú)屏蔽，屏蔽抵消恰當(dāng)和屏蔽抵消過(guò)頭做了對(duì)比。結(jié)果顯示，無(wú)屏蔽盒屏蔽抵消過(guò)頭的傳導(dǎo)EMI都比較差。
除了銅皮屏蔽，繞組屏蔽也是一樣的，而且比較方便調(diào)試（增加幾圈或者減幾圈）
