- 老工程师谈经验之—— 开关电源电磁兼容设计

 

DC/DC变换器输入滤波电路

 

2.高频逆变电路的电磁兼容设计，如图所示，C2、C3、V2、V3组成的半桥逆变电路，V2、V3为IGBT、MOSFET等开关元件，在V2、V3开通和关断时，由于开关时间很快以及引线电感、变压器漏感的存在，回路会产生较高的di/dt、dv/dt突变，从而形成电磁干扰，为此在变压器原边两端增加R4、C4构成的吸收回路，或在V2、V3两端分别并联电容器C5、C6，并缩短引线，减小ab、cd、gh、ef的引线电感。在设计中，C4、C5、C6一般采用低感电容，电容器容量的大小取决于引线电感量、回路中电流值以及允许的过冲电压值的大小，LI2/2=C△V2/2公式求得C的大小，其中L为回路电感，I为回路电流，△V为过冲电压值。

为减小△V，就必须减小回路引线电感值，为此在设计时常使用一种叫“多层低感复合母排”的装置，由我所申请专利的该种母排装置能将回路电感降低到足够小，达10nH级，从而达到减小高频逆变回路电磁干扰的目的。

 

开关管电流、电压波形比较图

从电磁兼容性设计角度考虑，应尽量降低开关管V2、V3的开关频率，从而降低di/dt、dv/dt值。另外使用ZCS或ZVS软开关变换技术能有效降低高频逆变回路的电磁干扰。在大电流或高电压下的快速开关动作是产生电磁噪声的根本，因此尽可能选用产生电磁噪声小的电路拓扑，如在同等条件下双管正激拓扑比单管正激拓扑产生电磁噪声要小，全桥电路比半桥电路产生电磁噪声要小。

如图所示增加吸收电路后开关管上的电流、电压波形与没有吸收回路时的波形比较。

 

半桥逆变电路

3.高频变压器的电磁兼容设计

在高频变压器T1的设计时，尽量选用电磁屏蔽性较好的磁芯材料。

如图所示，C7、C8为匝间耦合电路，C11为绕组间耦合电容，在变压器绕制时，尽量减小分布电容C11，以减小变压器原边的高频干扰耦合到次边绕组。另外为进一步减小电磁干扰，可在原、次边绕组间增加一个屏蔽层，屏蔽层良好接地，这样变压器原、次边绕组对屏蔽层间就形成耦合电容C9、C10，高频干扰电流就通过C9、C10流到大地。

由于变压器是一个发热元件，较差的散热条件必然导致变压器温度升高，从而形成热辐射，热辐射是以电磁波形式对外传播，因此变压器必须有很好的散热条件。

通常将高频变压器封装在一个铝壳盒内，铝盒还可安装在铝散热器上，并灌注电子硅胶，这样变压器即可形成较好的电磁屏蔽，还可保证有较好的散热效果，减小电磁辐射。

 

高频变压器的电磁兼容设计