低噪聲開關電源變壓器的設計制作方法

在現代電子產品中，開關電源是必不可少的，當然在開關電源中最關鍵的器件開關電源變壓器，精通開關變壓器設計是也是電路設計中一個重要技能。下面為大家介紹一款低噪聲的開關電源變壓器設計方法。    <<與廣大電子愛好者更好的互動交流，容源電子網已開通電子論壇，歡迎來到電子論壇與同行們分享、學習經驗。》

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在開關電源設計中，功率變壓器的設計極為關鍵，尤其是工作頻率提高后，要達到電源的功率密度盡量高，要滿足較好的EMC指標有的難度。下面介紹一種開關電源變壓器設計方法，可大大改善開關電源的EMI噪聲。    <<與廣大電子愛好者更好的互動交流，容源電子網已開通電子論壇，歡迎來到電子論壇與同行們分享、學習經驗。》

　　一次側和二次側繞組間寄生電容的存在，變壓器“開關”時，在分界處存在dV/dt，將“靜默層”布置在絕緣膠帶的兩側，即一次側和Vin相連的一端，二次側和地相連的一端，分別布置在絕緣膠帶兩側，可以減小分界處寄生電容的dV/dt。場效應管的漏極電壓是波動的，將其繞為骨架的第一層，這樣外層可屏蔽內層發射的電磁場。圖1和圖2給出了兩種低噪聲的繞線技術，可應用在典型的反激變換器變壓器中。

溫馨提示：將鼠標指針放在圖片上，滾動鼠標可以動態改變圖片大小，方便分析電路圖。

　　圖1  繞制一次側和二次側組時骨架的旋轉方向
　　方法一：如圖1，二次側繞組與二極管連接的末端緊鄰絕緣膠帶，絕緣膠帶的兩端將有大小的dV/dt，但該dV/dt比一次側繞組的漏極相連端與絕緣膠帶相鄰時小得多。此變壓器的優點是二次側繞組的“靜默端”位于最外層，它本身就能很好的屏蔽變壓器的輻射。
如何設計一款低噪聲開關電源變壓器？

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　　圖2  繞制一次側和二次側組時骨架的旋轉方向相反
　　方法二：如圖2，使兩個靜默端與絕緣膠帶相鄰，此變壓器的優點是穿越邊界的共模噪聲減小，但變壓器的外部噪聲比較大，在外部繞上銅皮屏蔽（即法拉第屏蔽）。

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　　圖3  使用一次側輔助繞組法拉第屏蔽
　　在變壓器骨架窗口裕量充足的下，通常還在變壓器內部一次側和二次側使用銅皮“隔離”，從而屏蔽繞組產生的噪聲。窗口裕量不是很充分，可以考慮將一次側的IC供電繞組法拉第屏蔽。如圖3，繞組的兩端均交流耦合至一次側地，使一次側主繞組發射的容性噪聲減小，傳導至二次側的共模噪聲大大減小。使用法拉第屏蔽的缺點是漏感大大，從而降低了效率。我們在反激變換器變壓器內部不使用常規的屏蔽，但經常使用法拉第屏蔽。
　　在為客戶設計定制產品時，客戶要求在不加外圍輔助電路的下，要求傳導過CLASS B，根據方法一，在結合使用傳統的“三明治繞法”不僅了傳導的問題，還了只用方法一帶來的變壓器漏感大的問題，從而提高了電源的穩定性，也達到了客戶的要求。該定制產品繞線順序如表1，傳導結果如圖4，峰值最少有20dB的裕量，平均值也有10dB的裕量。

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　　表1

　　對于帶變壓器拓撲結構的開關電源，變壓器的電磁兼容性（EMC）設計對整個開關電源的EMC水平影響較大。通常下，加裝電源線濾波器是抑制傳導EMI的必要措施。但是，僅僅依靠電源輸入端的濾波器來抑制干擾往往會導致濾波器中元件的電感量和電容量增大。而電感量的使體積、電容量的增大受到漏電流安全標準的限制。本文提出了新的變壓器設計方法。

不僅能減少電源線濾波器的體積，對傳導電磁干擾（EMI）的抑制能力更強，且能降低變壓器的制作成本和工藝程度。