反激式变换器共模EMI抑制研究

分析了反激式变换器的噪声模型,根据原、副边的噪声回路特点,提出利用反激式变换器的辅助绕组改变变压器内的电位分布以调整其内部分布电容,从改变噪声通路阻抗的角度调整原、副边噪声平衡,实现共模噪声抑制.以一台50W反激式变换器为平台对分析结果进行了实验,实验结果验证了分析的正确性.     

反激变压器传导共模EMI特性分析

为了研究反激变压器传导共模EMI特性的问题,在分析反激电源传导共模噪声传输机理基础上,提出了变压器可视为共模滤波器的新观点.通过理论分析变压器的容性效应,明确了影响变压器共模噪声抑制能力的关键因素,优化设计变压器绕组结构,改变原副边绕组间的容性分布参数,可改善变压器的传导共模EMI特性.最后,通过一台反激电源样机进行了...     

基于噪声平衡原理的反激变换器CM传导噪声抵消方法研究

在反激变换器中,变压器绕组交错排布有助于减小漏感和绕组损耗,但相邻原、副边绕组间的耦合电容是传输共模(commonmode,CM)噪声电流的主要耦合路径,会引起严重的EMI问题。该文提出一种CM噪声抵消的方法,引入一组平衡绕组,设计平衡绕组与相邻副边绕组间的位移电相互抵消。建立反激变换器CM传导噪声电路模型,给出平衡绕组设计方法,以一台反激变换器为实验对象,测试并对比无屏蔽层、采用传统铜箔屏蔽及加入平衡绕组3种变压器结构下的CM传导噪声。实验结果表明,平衡绕组对CM噪声抑制效果优于无屏蔽层和传统铜箔屏蔽层结构,验证了平衡绕组抵消反激变换器CM噪声的可行性。     

反激式开关电源共模传导发射模型的分析与应用

以反激式开关电源为研究对象,分析了其共模传导噪声的干扰源、传输通道以及变压器分布电容参数对共模噪声的作用,建立相应的共模传导发射分析模型和变压器分布电容模型;重点分析了二次侧干扰源的影响及其作用机理,提出了一种简单但有效降低共模传导噪声的方法,并进行了实验验证。     

开关电源中变压器共模传导噪声抑制能力的评估方法

传统的利用LCR表测量开关电源中变压器原、副边绕组间结构电容参数的方法不能有效反映线圈绕组电位分布以及屏蔽层对共模噪声传输的影响。根据电磁场理论详细分析了变压器原、副边绕组间电场耦合的深层机制,进而采用了一种利用频谱分析仪、网络分析仪或EMI接收机等二端口测量仪器的评估方法。。该方法有效考虑了变压器线圈绕组的电位分布、绕组结构方式和屏蔽层铜箔的影响。最后通过实验验证了该方法的有效性和可行性,从而为变压器的电磁兼容特性研究以及批量生产中变压器的共模电磁兼容特性质量控制提供了一种简单有效的评估和测试方法。     

Boost变换器共模噪声反相补偿法的高频特性分析与改善

反相绕组法是Boost变换器传导共模噪声抑制的一个有效技术,但绕组的寄生参数在高频段对噪声抑制能力有重要影响。通过对计及反相绕组寄生参数的Boost变换器共模等效模型的深入分析,明确寄生参数中的漏感、副边分布电容与补偿电容的串联谐振频率是影响噪声抑制能力的关键因素。优化寄生参数,提高谐振频率是扩大有效频率带宽,改善噪声抑制效果的有效措施。在此基础上,提出以反相1：1变压器代替反相绕组的新方法,该方法可以极大地减小漏感和副边分布电容,提高谐振频率。实验结果表明,反相变压器法较反相绕组法的有效频率带宽及高频段的共模噪声抑制能力得到明显提高。     

一种兼具屏蔽效能的变压器平衡绕组技术

针对现有绕线式变压器平衡绕组方案需多次试错调整、且难以兼顾电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)特性和电气性能的问题，文中分析平衡绕组设计存在误差的原因，提出一种兼具屏蔽作用的平衡绕组技术，通过加入结构简单且容易实施的改进型平衡绕组，能够有效地抑制反激变换器在传导干扰频段的共模噪声。文中定量地分析变压器传输路径上完全消除共模位移电流的机理，给出改进型平衡绕组的设计准则。实验结果表明，在变压器绕组交错排布的情况下，只需在变压器中加入一层兼具屏蔽作用的平衡绕组，即可达到显著的共模干扰抑制效果，有效降低了变压器EMI特性优化设计的实施难度。     

基于副边谐振技术的单端反激式变换器EMI分析

针对传统单端变换器中电压和电流变化率大、电磁干扰严重的问题,研究一种基于副边谐振技术的单端反激式变换器,在应用副边谐振技术后,该变换器谐振电容电压的影响和励磁电感的设计可使开关管电压、电流应力降低,谐振腔的位置设计将整流二极管和谐振二极管的端电压钳位在输出电压,合适大小的谐振周期可以使谐振二极管实现零电流关断。本文分析断续导通模式下副边谐振变换器的噪声耦合路径、等效模型、噪声优化理论。分析结果表明:引入副边谐振技术后,共模噪声源减小,合理设计谐振腔可增大等效阻抗,进一步减小共模电压;相比传统反激变换器,励磁电感设计得更大,从而降低变压器的电流纹波,减小差模噪声。搭建仿真模型和60W实物样机,实验验证了副边谐振技术可以有效降低电磁干扰水平。     

考虑磁场频率特性的变压器共模EMI宽频建模方法

变压器是隔离型变换器的关键共模噪声路径,与传导和辐射电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)性能紧密关联。现有变压器EMI等效电路建模方法对多层交错绕组的宽频共模特性缺乏准确预测能力,文中针对该问题分析了变压器共模噪声路径对电感参数的敏感性,以及现有电路结构不适用于交错绕组的原因,提出一种改进型建模方法。通过磁场仿真提取电感频率特性参数,使模型能够反映变压器的宽频磁场特性。同时,通过改进等效电路结构,正确表示共模噪声路径和绕组电势分布。以绕线式变压器为对象,S21参数为变压器共模EMI性能的评估方法,实际测量与电路仿真结果在150k Hz～100MHz具有较好一致性,表明改进型建模方法能够在宽频段准确预测、评估变压器的共模性能和谐振尖峰,扩展了现有模型的适用范围。     

开关电源传导EMI的模型分析与应用

从分布电容的角度出发，分析变压器及散热片产生EMI的方式及其特征，建立了开关电源共模传导发射的分析模型，并据此提出了降低反激式开关电源EMI共模发射源水平的解决方案及设计方法，通过实验验证了各设计方法的有效性。     

高频变压器分布电容的影响因素分析

反激变换器的高频运行表明功率变压器寄生参数对变换器的性能影响很大。变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容,而设计过程中往往很少考虑分布电容。该文给出了适用于工程分析的变压器高频简化模型,分析高频高压场合变压器寄生参数对反激变换器的影响。继而给出寄生参数的确定方法,并基于此分析,提出控制寄生参数的工程方法,研究不同的绕组绕制方法和绕组位置布局对分布电容大小的影响,并通过实验验证了文中分析的正确性及抑制方法的实用性。     

反激式变换器的变压器线圈涡流损耗机制分析与新型损耗模型

反激变换器的变压器线圈涡流损耗为高频功率磁元件线圈技术的研究热点之一。在已有研究基础上,应用电磁场有限元仿真以及通过分解线圈电流分析了反激变换器的变压器线圈涡流损耗机制,发现其线圈窗口磁场兼有电感器和变压器磁场的特征。据此机制,研究了减小其线圈涡流损耗的方法,指出该方法的有效性取决于线圈窗口磁场的构成。通过研究其线圈窗口磁场的正交性,进一步提出一种新型反激变换器的变压器线圈损耗解析模型。有限元数值仿真验证了研究结果的正确性。     

Oscillation effect of auxiliary winding in primary side regulated flyback converter

In the operation of a primary‐side‐regulated (PSR) flyback converter, oscillation of the auxiliary winding would degrade the system reliability, as this winding plays an important role. In previous works, the oscillation of the auxiliary winding was thought to be related to the oscillation of the primary winding when the switch is turned off. However, a comprehensive explanation has not been given for this phenomenon. Meanwhile, the oscillation of the auxiliary winding depends not only on the oscillation of the primary winding but also on the conducting size and the layer distribution. Based on a multi‐winding model obtained from the physical dimensions, this paper derives a mathematical expression to calculate the relation, in the time domain, between the ringing of the auxiliary winding and primary winding. The analytical results would allow the magnetic windings to be analyzed and optimized because the oscillation of the auxiliary winding is expressed as a function of the winding geometry and position. Besides, the skin and proximity effects as well as the nonlinear core properties are considered in the multi‐winding model. An application example is also included. Simulation and experimental results of a single‐stage, 16‐W PSR flyback converter are given to validate the proposed analysis. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

反激变压器漏感和分布电容的影响分析

针对反激变压器工作在高频情况下寄生参数不可忽略的事实,详细分析了变压器漏感和分布电容给反激变换器带来的影响。首先,分析了理想变压器情况下电流断续模式反激变换器的工作过程;其次,分析了理想变压器中只加入漏感、只加入分布电容、同时加入漏感和分布电容3种情况下寄生参数对反激变换器工作过程的影响;最后,设计了一台反激变换器实验样机对寄生参数的影响进行了验证。实验结果表明,漏感会在开关管关断瞬间的漏源电压上产生一个电压尖峰,分布电容会在开关管开通瞬间的漏极电流上产生一个电流尖峰,同时开关管截止期间漏感和分布电容之间以及励磁电感和分布电容之间产生的谐振会在开关管的漏源电压上叠加相应的振荡。     

多通道交错并联反激变换器磁集成技术研究

采用谐波分解方法揭示了电压调整模块电感耦合带来通道电流谐波消除的内在机理。在反激变换器中,交流线圈损耗可由变压器分量损耗和电感器分量损耗2部分组成。在中小功率场合,变压器的电流纹波较大,电感器分量带来严重的气隙扩散磁通效应往往成为线圈涡流损耗的主要因素,因此,结合多通道耦合电感技术和反激变压器的线圈损耗特点,提出多通道交错并联反激变换器磁集成技术,以减小电流纹波,改善线圈的电感器分量损耗和磁芯损耗,并通过理论分析和实验加以证明。     

变压器分布电容对高频高压反激变换器的影响及其抑制措施

随着单端反激变换器在高频高压场合的应用,变压器寄生参数的控制对电路的正常运行以及性能优化尤为关键.文中对变压器分布电容对电路的影响进行了透彻分析,给出了一般性的模型,并以高输入电压低输出电压场合为例,对该模型进行了等效处理,继而详细分析了分布电容对电路工作产生的影响,归纳出有意义的结论,并基于以上研究,提出控制寄生参数的工程方法,并通过实验验证了文中分析的正确性及抑制方法的实用性.     

基于补偿原理的逆变器共模噪声抑制方法研究

针对逆变器对其输出接地电容的限制,严重的共模电磁干扰难以用共模滤波器来抑制,以及共模干扰引起的地电流无法用共模滤波器抑制的问题,提出了新颖的基于噪声电流补偿原理的无源干扰抑制技术,只需要增加一个补偿绕组和一个补偿电容即可抑制主要的共模电磁干扰.不同装置结构方面的差异将导致主要共模噪声路径上的差异,为了有效地补偿主要噪声,在两种不同共模噪声传播路径上采用了这种新的补偿方法,并初步探讨了影响高频段补偿效果的因素及解决途径.仿真和实验结果证实了这种共模EMI抑制方法的有效性.