在開關(guān)電源中，功率器件高頻導(dǎo)通/關(guān)斷的操作導(dǎo)致的電流和電壓的快速變化而產(chǎn)生較高的電壓及電流尖峰是產(chǎn)生emi的主要原因。加緩沖吸收電路有利于降低emi，但會(huì)產(chǎn)生過多的功耗，增加元件數(shù)量、pcb尺寸及系統(tǒng)成本。

　　通常情況下，系統(tǒng)前端要加濾除器和y電容，y電容的存在會(huì)使輸入和輸出線間產(chǎn)生漏電流，具有y電容的金屬殼手機(jī)充電器會(huì)讓使用者有觸電的危險(xiǎn)，因此，一些手機(jī)制造商開始采用無y電容的充電器，然而，去除y電容會(huì)給emi的設(shè)計(jì)帶來困難，本文將介紹無y電容的充電器變壓器補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法。

變壓器補(bǔ)償設(shè)計(jì)

　　減小電壓和電流變化率及增加耦合通道阻抗是提高emi性能的常用辦法，變壓器是另外一個(gè)噪聲源，而初級/次級的漏感及層間電容、初級和次級間的耦合電容則是噪聲的通道，初級或次級的層間電容可以通過減少繞組的層數(shù)來降低，增大變壓器骨架窗口的寬度可以減少繞組的層數(shù)。分離的繞組，如初級采用三明治繞法，可以減小初級的漏感，但由于增大了初級和次級的接觸面積，因而增大了初級和次級的耦合電容，采用銅皮的faraday屏蔽可以減小初級與次級間的耦合電容。faraday屏蔽層繞在初級與次級之間，并且要接到初級或次級的靜點(diǎn)，如初級地和次級地。faraday屏蔽層會(huì)使初級和次級的耦合系統(tǒng)降低，從而增加了漏感。

　　開關(guān)管的導(dǎo)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方向恢復(fù)電流。導(dǎo)通電流尖峰不能通過輸入濾波的直流電解電容旁路，因?yàn)檩斎霝V波的直流電解電容有等效的串聯(lián)電感esl和電阻esr，產(chǎn)生的差模電流會(huì)在電源的兩根輸入線間流動(dòng)，對于變壓器而言，初級繞組兩端所加的電壓高，繞組層數(shù)少，層間電容少，然而，在很多應(yīng)用中由于骨架窗口寬度的限制，以及為了保證合適的飽和電流，初級繞組通常用多層結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)針對4層的初級繞組結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論。

　　對于常規(guī)的4層初級繞組結(jié)構(gòu)，在開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷的過程中，層間的電流向同一個(gè)方面流動(dòng)，在圖1中在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，原極接到初級的地，b點(diǎn)電壓為0，a點(diǎn)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(dòng)的方向向下，累積形成的差模電流值大。在功率器件關(guān)斷瞬間，mosfet漏-源極電容充電，變壓器初級繞組的層間電容放電，這兩部分電流也會(huì)形成差模電流，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(dòng)方向向上，累積形成的差模電流值大。

　　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。對于pcb設(shè)計(jì)而言，盡量減小高的di/dt環(huán)路并采用寬的布線有利于減小差模干擾，由于濾波器電感有雜散電容，高頻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(gè)電解電容并聯(lián)可以減小esl和esr，在小功率充電器中，由于成本的壓力不會(huì)用x電容，因此，在交流整流后要加一級lc濾波器。

　　如果對變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，如圖1所示，通過補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢詼p小差模電流。注意：初級繞組的熱點(diǎn)應(yīng)該埋在變壓器的最內(nèi)層，外層的繞組起到屏蔽的作用，同樣，基于電壓的變化方向，可以得到初級繞組層間電容的電流方向，由圖1所示可以看到，部分層間電流由于方向相反可以相互抵消，從而得到補(bǔ)償。

　　共模電流在輸入及輸出線與大地間流動(dòng)，主要有下面幾部分可通過mosfet源級到大地的電容cde。如果改進(jìn)ic的設(shè)計(jì)，如對于單芯片電源芯片，將mosfet源極連接到芯片基極用于散熱，而不是用漏極進(jìn)行散熱，這樣可以減小漏極對大地的寄生電容，pcb布線時(shí)減小漏極區(qū)銅皮的面積可減小漏極對大地的寄生電容，但要注意保證芯片的溫度滿足設(shè)計(jì)的要求；通過cm和cme產(chǎn)生共模電流；通過ca和cme產(chǎn)生共模電流，通過ct和coe產(chǎn)生共模電流，通過cs和coe產(chǎn)生共模電流，這部分在共模電流中占主導(dǎo)作用，減小漏極電壓的變化幅值及變化率可減小共模電流，如降低反射電壓，加大漏-源極電容，但這樣會(huì)使mosfet承受大的電流應(yīng)力，其溫度將增加，同時(shí)加大漏-源極電容，產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場。如果系統(tǒng)加了y電容，如圖2所示，通過cs的大部分共模電流被y電容旁路，返回到初級的地，因?yàn)閥電容的值大于coe。y電容必須直接并用盡量短的直線連接到初級和次級的冷點(diǎn)，如果導(dǎo)通時(shí)mosfet的dv/dt大于關(guān)斷時(shí)的值，y電容則連接到初級的地，反之連接到vin。

　　電壓沒有變化的點(diǎn)稱為靜點(diǎn)或冷點(diǎn)，電壓變化的點(diǎn)稱為動(dòng)點(diǎn)或熱點(diǎn)，初級的地和vin都是冷點(diǎn)，對于輔助繞組和輸出繞組，冷點(diǎn)可以通過二極管的位置進(jìn)行調(diào)整，圖2（b）中，a、b和vin為冷點(diǎn)，f、d、b和c為熱點(diǎn)，而圖2（c）中，a、vcc、vin和vo為冷點(diǎn)，d、f和g為熱點(diǎn)。