沙河口水电安装培训学校

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沙河口水电安装培训班文章内容：

emc在电子产品/设备已经成为可靠性的重要组成部分；将越来越被重视！特别对于我们的工业&消费类产品要求满足其相应的认证和出口要求，对应的国家政策也在不断完善；同时国际贸易的深化发展；emc技术成为电子产品/设备必过的硬性指标！

目前开关电源由于其体积小，效率高在电子产品&设备中被广泛应用。我的《开关电源：emc的分析与设计》这门课程帮助了很多人都很轻松解决了开关电源中碰到的emi问题；我再将开关电源变压器屏蔽技术解决问题的思路分享给大家

以反激式开关电源为例，在分析其高频变压器形成共模传导emi 机理的基础上，分析在变压器设计中设置屏蔽层以抑制共模传导emi 的原理。试验测试表明，屏蔽层的设置可以有效地抑制高频开关电源的共模传导emi。由此进一步研究了屏蔽层在其他类型开关电源中的应用。

电磁兼容-emc是指电子设备或系统在电磁环境下能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。它包括电磁干扰（emi）和电磁敏感（ems）两方面。由于开关电源中存在很高的di/dt 和du/dt，因此，所有拓扑形式的开关电源都有电磁干扰的问题。目前克服电磁干扰的技术手段主要有：在电源的输入、输出端设置无源或有源滤波器，设置屏蔽外壳并接地，采用软开关技术和变频控制技术等。

开关电源中，emi产生的根本原因在于存在着电流、电压的高频急剧变化，其通过导线的传导，以及电感、电容的耦合形成传导emi。从而电流、电压的变化必定伴有磁场、电场的变化，因此，导致了辐射emi。我们重分析变压器中共模传导emi 产生的机理，并以此为依据，研究变压器中不同的屏蔽层设置方式对共模传导emi 的抑制效果。

高频变压器中传导emi 产生机理

以反激式变换器为例，其电路如下图所示。

开关管开通后，变压器一次侧电流逐渐增加，磁芯储能也随之增加。当开关管关断后，输出二次侧整流二极管导通，变压器储能被耦合到二次侧，给负载供电。

在开关电源中，输入整流后的电流为尖脉冲电流，开关开通和关断时变换器中电压、电流变化率很高，这些波形中含有丰富的高频谐波。另外，在主开关管开关过程和整流二极管反向恢复过程中，电路的寄生电感、电容会发生高频振荡，以上这些都是电磁干扰的来源。开关电源中存在大量的分布电容，这些分布电容给电磁干扰的传递提供了通路，如下图所示。lisn 为线性阻抗稳定网络，用于线路传导干扰的测量。干扰信号通过导线、寄生电容等传递到变换器的输入、输出端，形成了传导干扰。变压器的各绕组之间也存在着大量的寄生电容！

ly-开关电源寄生电容典型的分布

fly结构的开关电源系统，变换器的开关mos管工作于高速开关状态如下：

变压器在开关mos管开通时，回路电流线性上升；mos管关断时回路电流快速关断，电源线的电流为高频的三角波脉动电流，含有丰富的高频谐波电流；便产生了差模传导emi。同时，电源元器件与大地之间的电位差也会产生高频变化。由于元器件与大地、机壳之间存在着分布电容，便产生了在输入端与大地、机壳所构成回路之间流动的共模传导emi 电流。

具体到变压器中，一次绕组与二次绕组之间的电位差也会产生高频变化，通过寄生电容的耦合，从而产生了在一次侧与二次侧之间流动的共模传导emi电流。交流等效回路及简化等效回路如下图所示。

图中：zlisn为线性阻抗稳定网络的等效阻抗；cp为变压器一次绕组与二次绕组间的寄生电容；zg为大地不同点间的等效阻抗；csg为输出回路与地间的等效电容；z 为变压器以外回路的等效阻抗。

变压器中共模传导emi 的流通回路

变压器中共模传导emi 数学模型（以初次级两绕组的简化设计图为例进行分析）pi开关电源-变压器设计软件：变压器的屏蔽层技术抑制emi的设计！

在上图中所示的变压器为例， 上层一次绕组与二次绕组间的寄生电容 大，是产生共模传导emi 的主要原因，故以下主要分析这两层间分布电容对共模传导emi 的影响，忽略变压器其他绕组对共模传导emi 的影响。

设一次绕组有3 层，每层m 匝，二次绕组仅一层，为n匝。当变压器磁芯中的磁通发生变化，便会同时在一次侧和次级产生感应电动势。根据叠加定理，可认为这是仅一次绕组有感应电动势、二次绕组电动势为零和仅二次绕组有感应电动势、一次绕组电动势为零两种情况的叠加。

仅一次绕组有感应电动势、二次绕组电动势为零的情况如下图；e1为每匝一次绕组的感应电动势；c1x为一匝 外层一次绕组与二次绕组间的寄生电容。

变压器的内部结构图

交流等效结构图

仅一次绕组有感应电动势的情况；在此情况下，由一次侧流向次级的共模电流为：

在仅二次绕组有感应电动势、一次绕组电动势为零的情况如下图所示；e2为每匝二次绕组的感应电动势；c2x为一匝二次绕组与一次绕组 外层间的寄生电容。

变压器内部结构图

交流等效结构图

仅二次绕组有感应电动势的情况；在此情况下，由次级流向一次侧的共模电流为：

根据叠加原理，可得在一次侧 外层绕组和次级间流动的共模电流：

屏蔽绕组抑制共模传导emi原理

通过上图简单绕制变压器，并在交流整流滤波后增设10mh差模滤波电感和差模滤波电容，对开关电源进行传导emi 测试，如下图传导emi非常严重，不能通过电磁兼容emi测试。在交流整流前增设35mh共模滤波电感，传导emi测试可通过测试。比较测试结果可得出：在上图所示的变压器结构中，主要是由于共模传导emi，才使开关电源不能通过电磁干扰emi测试！

变压器内部不设置屏蔽的传导emi 测试结果

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