低噪聲開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)制作方法

在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，開關(guān)電源是必不可少的，當(dāng)然在開關(guān)電源中最關(guān)鍵的器件開關(guān)電源變壓器，精通開關(guān)變壓器設(shè)計(jì)是也是電路設(shè)計(jì)中一個重要技能。下面為大家介紹一款低噪聲的開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)方法。    <<與廣大電子愛好者更好的互動交流，容源電子網(wǎng)已開通電子論壇，歡迎來到電子論壇與同行們分享、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。》

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在開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，功率變壓器的設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵，尤其是工作頻率提高后，要達(dá)到電源的功率密度盡量高，要滿足較好的EMC指標(biāo)有的難度。下面介紹一種開關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)方法，可大大改善開關(guān)電源的EMI噪聲。    <<與廣大電子愛好者更好的互動交流，容源電子網(wǎng)已開通電子論壇，歡迎來到電子論壇與同行們分享、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。》

　　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。場效應(yīng)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(yīng)用在典型的反激變換器變壓器中。

溫馨提示：將鼠標(biāo)指針放在圖片上，滾動鼠標(biāo)可以動態(tài)改變圖片大小，方便分析電路圖。

　　圖1  繞制一次側(cè)和二次側(cè)組時骨架的旋轉(zhuǎn)方向
　　方法一：如圖1，二次側(cè)繞組與二極管連接的末端緊鄰絕緣膠帶，絕緣膠帶的兩端將有大小的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(diǎn)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。
如何設(shè)計(jì)一款低噪聲開關(guān)電源變壓器？

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　　圖2  繞制一次側(cè)和二次側(cè)組時骨架的旋轉(zhuǎn)方向相反
　　方法二：如圖2，使兩個靜默端與絕緣膠帶相鄰，此變壓器的優(yōu)點(diǎn)是穿越邊界的共模噪聲減小，但變壓器的外部噪聲比較大，在外部繞上銅皮屏蔽（即法拉第屏蔽）。

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　　圖3  使用一次側(cè)輔助繞組法拉第屏蔽
　　在變壓器骨架窗口裕量充足的下，通常還在變壓器內(nèi)部一次側(cè)和二次側(cè)使用銅皮“隔離”，從而屏蔽繞組產(chǎn)生的噪聲。窗口裕量不是很充分，可以考慮將一次側(cè)的IC供電繞組法拉第屏蔽。如圖3，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，傳導(dǎo)至二次側(cè)的共模噪聲大大減小。使用法拉第屏蔽的缺點(diǎn)是漏感大大，從而降低了效率。我們在反激變換器變壓器內(nèi)部不使用常規(guī)的屏蔽，但經(jīng)常使用法拉第屏蔽。
　　在為客戶設(shè)計(jì)定制產(chǎn)品時，客戶要求在不加外圍輔助電路的下，要求傳導(dǎo)過CLASS B，根據(jù)方法一，在結(jié)合使用傳統(tǒng)的“三明治繞法”不僅了傳導(dǎo)的問題，還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(dá)到了客戶的要求。該定制產(chǎn)品繞線順序如表1，傳導(dǎo)結(jié)果如圖4，峰值最少有20dB的裕量，平均值也有10dB的裕量。

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　　表1

　　對于帶變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)電源，變壓器的電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)對整個開關(guān)電源的EMC水平影響較大。通常下，加裝電源線濾波器是抑制傳導(dǎo)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(dǎo)致濾波器中元件的電感量和電容量增大。而電感量的使體積、電容量的增大受到漏電流安全標(biāo)準(zhǔn)的限制。本文提出了新的變壓器設(shè)計(jì)方法。

不僅能減少電源線濾波器的體積，對傳導(dǎo)電磁干擾（EMI）的抑制能力更強(qiáng)，且能降低變壓器的制作成本和工藝程度。