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电源设计小贴士 47:解决隔离式开关的传导性共模辐射问题

时间:2016-05-08 12:16:05  来源:  浏览量:
在《电源设计小贴士 40:非隔离式电源的共模电流》(http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/gencontent.tsp?contentId=144511)中,我们讨论了开关级中大电压摆动如何形成共模电流的问题,并介绍了它驱动电流进入电容到机架接地的过程。在这篇《电源设计小贴士》中,我们将继续讨论共模电流的问题。

在隔离式电源中,这种情况变得更加糟糕,因为隔离变压器的次级绕组最终连接至机架接地。因此,存在相当大的初级到次级寄生电容。图 1 显示了一个这种情况的简化示意图。



图 1 Q1 高压开关驱动 C-STRAY 中共模电流

这是一种离线工作的隔离式反向结构。110 伏到 220 伏 AC 输入电源经过整流,从而向功率级提供 100 伏到 400 伏DC。电源开关迅速开启和关闭,在 Q1 漏极上产生 500 伏到 600 伏开关波形,其同时也施加于电源变压器的初级绕组。这种开关电压,在变压器初级绕组到次级绕组之间的杂散电容中形成电流。该电流流经负载的预设机架接地,或者只是以电容方式接地耦合。该电流必须完成噪声返回通路,从而产生开关式电源。在没有 C1 的情况下,它流回 AC 输入电源,然后流入电源的输入线,其很可能会超出 EMI 辐射规格。

由于其高电源阻抗,这种电流的滤波特别困难。变压器的杂散电容大小级别为 100 pF,其典型电源开关频率的阻抗为 10 千欧。只在电流通路中添加一个电感来减小这种电流的方法并不实际。例如,如果我们希望将电流减小 10 倍,其要求100 千欧的电抗(也即 0.1 亨),且分布电容小于 10 pF,这并不现实。

电容器 C1 带来了另一种解决方案。它为电流提供了一条本地返回通路。大多数共模电流通过该电容器在电源内部回流,而不是通过 AC 输入电源回流。另外,C1 还减小了系统的电源阻抗,这样共模串联电感 L1 就变得现实了。
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