如何表征電源變壓器的 EMI 性能
發布時間:2023-07-24 責任編輯:lina
【導讀】電源變壓器通常是隔離開關電源轉換器中共模噪聲的主要來源。為什麼?因為在變壓器內部,隔離柵初級側和次級側的繞組非常接近(通常間隔小於 1 毫米),導致相鄰繞組之間存在顯著的寄生電容。
電源變壓器通常是隔離開關電源轉換器中共模噪聲的主要來源。為什麼?因為在變壓器內部,隔離柵初級側和次級側的繞組非常接近(通常間隔小於 1 毫米),導致相鄰繞組之間存在顯著的寄生電容。
這些繞組上出現的電壓通常具有較大的交流電壓。例如,在圖1所(suo)示(shi)的(de)反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong),初(chu)級(ji)繞(rao)組(zu)連(lian)接(jie)到(dao)初(chu)級(ji)開(kai)關(guan)的(de)漏(lou)極(ji),該(gai)初(chu)級(ji)開(kai)關(guan)的(de)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)在(zai)許(xu)多(duo)頻(pin)率(lv)上(shang)具(ju)有(you)大(da)量(liang)交(jiao)流(liu)內(nei)容(rong)。該(gai)交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya)通(tong)過(guo)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)從(cong)初(chu)級(ji)注(zhu)入(ru)到(dao)次(ci)級(ji)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu),這(zhe)通(tong)常(chang)是(shi)許(xu)多(duo)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao) (EMI) 問題的根源。

圖 1反激式電源變壓器產生的共模噪聲。資料德州儀器
值得慶幸的是,屏蔽和共模平衡等變壓器設計技術可以限度地減少變壓器對 EMI 的影響,正如德州儀器 (TI) 電源設計研討會論文“反激式變壓器設計考慮效率和 EMI”中所討論的那樣。然而,檢查變壓器對 EMI 的影響以及如何優化變壓器結構可能非常困難且耗時。對於您想要測試的每個變壓器設計,您需要將變壓器焊接到 PCB 上,將電源轉換器放在 EMI 測試夾具上,然後運行掃描。如果變壓器的 EMI 性能不可接受,則需要將其從 PCB 上拆下,然後重試。
在本電源提示中,我將向您展示一種非常簡單的方法,可以在將變壓器焊接到電路板之前檢查變壓器的 EMI 性能。
僅使用函數發生器和示波器,您就可以模擬電路中變壓器的情況並測量變壓器的共模 EMI 特征。圖 2中的圖表顯示了如何為圖 1 中使用的變壓器配置此測量。請注意,該變壓器在初級上有兩個繞組(W P和 W AUX),在次級上有一個繞組(W S)。
首(shou)先(xian),使(shi)用(yong)一(yi)根(gen)短(duan)電(dian)線(xian)將(jiang)初(chu)級(ji)上(shang)的(de)交(jiao)流(liu)安(an)靜(jing)節(jie)點(dian)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi)。交(jiao)流(liu)安(an)靜(jing)節(jie)點(dian)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)上(shang)與(yu)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)初(chu)級(ji)接(jie)地(di)相(xiang)連(lian)的(de)任(ren)何(he)引(yin)腳(jiao),可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)連(lian)接(jie)或(huo)通(tong)過(guo)電(dian)容(rong)器(qi)連(lian)接(jie)。在(zai)此(ci)示(shi)例(li)中(zhong),引(yin)腳(jiao) 2 和引腳 3 doushigelizhachujicedejiaoliuanjingjiedian。ruguonindebianyaqicijiyouduogeraozu,ninhaixuyaojiangsuoyoucijianjingjiedianlianjiezaiyiqi,danbuyaojiangtamenlianjiedaochujianjingjiedian。

圖 2變壓器 CMRR 測ce試shi設she置zhi,使shi用yong一yi根gen短duan電dian線xian將jiang初chu級ji和he次ci級ji上shang的de交jiao流liu安an靜jing節jie點dian連lian接jie在zai一yi起qi,並bing在zai初chu級ji繞rao組zu上shang施shi加jia一yi個ge小xiao正zheng弦xian波bo,以yi測ce量liang初chu級ji和he次ci級ji交jiao流liu安an靜jing之zhi間jian感gan應ying的de電dian壓ya之zhi間jian的de比bi率lv節jie點dian和he函han數shu發fa生sheng器qi注zhu入ru的de電dian壓ya(CMRR)。資料德州儀器
接jie下xia來lai,使shi用yong函han數shu發fa生sheng器qi在zai變bian壓ya器qi的de初chu級ji繞rao組zu上shang施shi加jia一yi個ge小xiao的de正zheng弦xian波bo。這zhe模mo仿fang了le初chu級ji繞rao組zu電dian壓ya,但dan現xian在zai您nin正zheng在zai使shi用yong安an全quan低di電dian壓ya的de單dan一yi頻pin率lv進jin行xing測ce試shi。信xin號hao的de幅fu度du並bing不bu重zhong要yao,因yin為wei變bian壓ya器qi的de寄ji生sheng電dian容rong很hen大da程cheng度du上shang與yu電dian壓ya幅fu度du無wu關guan。
使(shi)用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)測(ce)量(liang)函(han)數(shu)發(fa)生(sheng)器(qi)注(zhu)入(ru)的(de)電(dian)壓(ya)。使(shi)用(yong)另(ling)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao),測(ce)量(liang)初(chu)級(ji)和(he)次(ci)級(ji)交(jiao)流(liu)安(an)靜(jing)節(jie)點(dian)之(zhi)間(jian)感(gan)應(ying)的(de)電(dian)壓(ya)。這(zhe)兩(liang)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)比(bi)率(lv)本(ben)質(zhi)上(shang)是(shi)共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi)比(bi) (CMRR),表明電源變壓器在該頻率下對共模噪聲的影響有多大。
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