

一傳導干擾概念
傳導干擾主要評估輸入和輸出線上流過的干擾噪聲,測試的方法見圖1所示。待測試的設備EUT通過阻抗匹配網絡LISN 連接到干凈的交流電源上。

圖1: LISN 及EUT測試
(一)LISN的作用如下:
1.隔離待測試設備EUT和交流輸入電源,濾除由輸入電源線引入的噪聲及干擾。
2.EUT產生的干擾噪聲依次通過LISN內部的高通濾波器和50 ?電阻,在50 ?電阻上得到相應的信號值送到接收機進行分析。
(二)測試原理分析:
傳導干擾來源于差模電流噪聲和共模電流噪聲,這兩種類型的噪聲干擾如下圖所示:

圖2: 差模電流和共模電流
1.差模電流在兩根輸入電源線間反方向流動,兩者相互構成電流回路,即一根作為差模電流的源線,一根作為差模電流的回線。
2.共模電流在兩根輸入電源線上同方向流動,它們分別與大地構成電流回路,即同時作為共模電流的源線或回線。
二差模噪聲產生原因及解決措施
什么是差模電流:
差模電流噪聲主要由功率開關器件的高頻開關電流產生。
1.產生原因1:?功率器件開通
在功率器件開通瞬間存在電流的尖峰,圖3所示。

圖3: 開通電流尖峰
開通電流尖峰由三部分組成:
(1)變壓器初級繞組的層間電容充電電流。
(2)MOSFET漏源極電容的放電電流。
(3)工作在CCM模式的輸出二極管的反向恢復電流。
開通電流尖峰不能通過輸入濾波的直流電解電容旁路,因為輸入濾波的直流電解電容有等效的串聯電感ESL和電阻ESR,這樣產生的差模電流在電源的兩根輸入線間流動。

圖 4: 功率器件開通瞬間的差模電流
功率器件開通瞬間形成的差模電流為IDM 為:

對于變壓器而言,初級繞組兩端所加的電壓高,初級繞組的層數少,層間的電容越少,然而在很多應用中由于骨架窗口寬度的限制并為了保證合適的飽和電流,初級繞組通常用多層結構。本設計針對四層的初級繞組結構進行討論。

圖5: 開關管開通時初級繞組層間電流流動方向
對于常規的四層初級繞組結構,在開關管開通和關斷的過程中,層間的電流向同一個方向流動。在圖5中,在開關管開通時,源極接到初級的地,B點電壓為0,A點電壓為Vin,基于電壓的變化方向,初級繞組層間電容中電流流動方向向下,累積形成的差模電流值大。
2.產生原因2:功率器件關斷
在功率器件關斷瞬間,MOSFET漏源極電容的充電,變壓器初級繞組的層間電容放電,這兩部分電流也會形成差模電流,如圖6所示。

圖6: 功率器件關斷瞬間的差模電流
功率器件關斷瞬間形成的差模電流IDM 為:


圖7: 開關管關斷時初級繞組層間電流流動方向
同樣,基于電壓的變化方向,初級繞組層間電容中的電流流動方向向上,累積形成的差模電流值大。
3.產生原因3:功率開關工作于開關狀態
開關電流(開關頻率)的高次諧波也會因為輸入濾波的直流電解電容的ESL和ESR形成差模電流。

圖8: 開關電流形成的差模電流
差模電流可以通過差模濾波器濾除,差模濾波器為由電感和電容組成的二階低通濾波器。從PCB設計而言,盡量減小高的di/dt的環路并采用寬的布線有利于減小差模干擾。
由于濾波器的電感有雜散的電容,對于高頻的干擾噪聲可以由雜散電容旁路,使濾波器不能起到有效的作用。用幾個電解電容并聯可以減小ESL和 ESR,在小功率的充電器中由于成本的壓力不會用X電容,因此在交流整流后要加一級LC濾波器,圖9所示。

圖9: DM濾波器
如果對變壓器的結構進行改進,如圖10和11所示,通過補償的方式可以減小差模電流。注意:初級繞組的熱點應該埋在變壓器的最內層,外層的繞組起到屏蔽的作用。
同樣的基于電壓的變化方向,可以得到初級繞組層間電容的電流流動的方向,由圖 10?和 11 所示可以看到,部分的層間電流由于方向相反可以相互的抵消,從而得到補償。

圖10: ?新結構開關管開通時初級繞組層間電流流動方向

圖11: ?新結構開關管關斷時初級繞組層間電流流動方向
三總結
對于電源適配器的傳導發射,本文分析差模噪聲產生原因及解決方向,希望對于大家設計和整改有所幫忙,設計提前考慮,解決起來才能事半功倍,下期我們重點分析共模噪聲產生原因及解決方案!

