开关电源变压器添加绕组并接地有何意义?

电工技术 2022-08-06

  很多工程师都知道开关电源变压器在绕线时在原边绕组和副边绕组之间加一个绕组并接地可以起到屏蔽作用,但到底是怎么样一个机理?有些工程师并没有很好的理解。

  EMI 传播路径如下

  Mosfet/Diode 到散热片的杂散电容 Cm/Cd;及散热片到地的杂散电容 Ce 等途径而耦合到 LISN 被取样电阻所俘获。

  在不加屏蔽的情况下一般的应对措施是在在 Rs 的地端和 C2 的地间接一个 Y 电容(472)。

  它的作用是双重的,一是为 Mosfet 动作产生且串到变压器副边的 noise 电流(如 I4),提供一个低阻抗的回路,减小到地的电流。二是为二次侧 Diode 产生的且串到变压器原边的 noise 电流提供低阻抗回路,从而减小流过 LISN 的电流。

开关电源变压器添加绕组并接地有何意义?

  增加屏蔽后是怎么抑制 EMI 传播的?如下图

  这种接法是把 C1 分成了两个,原边对屏蔽,副边对屏蔽,各自接地 是的,就是把它分为两个电容,在中间点接地。把初级的噪声旁路掉。 在初次级增加一块金属板就可以把初次级的电容变成两个。

开关电源变压器添加绕组并接地有何意义?

  这样初级的噪声就可以从金属板旁路到地。

开关电源变压器添加绕组并接地有何意义?

  高频变压器的层间屏蔽的绕法与对比

  高频变压器的添加方法

  1. 用一个长条的铜或铝箔包在电源变压器的初级绕组和次级绕组之间,包绕一圈多,但首尾不可以相碰(短路),用焊接或裹紧的方式引出接地。它的里面和外面要有绝缘层,在它的外面绕次级绕组。

  2. 用直径 0.1~0.3 的漆包线密绕一层,绕在电源变压器的初级绕组和次级绕组之间,一端空着另一端引出接地。它的里面和外面也要有绝缘层。

  屏蔽层引出一根线要接地也即电位的参考点。常规的屏蔽是做在初次级绕组之间。无论是最外层还是里面绕组间做屏蔽都需要注意:用铜箔包裹绕组时,铜箔头尾重叠需要绝缘,道理很简单:不绝缘就重叠相接就是一匝短路的线圈!

  高频变压器中线绕屏蔽和铜箔屏蔽的差别

  除了高频变压器的工艺上的区别,绕线屏蔽和铜箔屏蔽这两种屏蔽效果差不多。用在具体的电源也不一定就说得上那个好。至于为什么用线屏蔽,可考虑的因素也比较多,成本,效率等。还有一点就是用线屏蔽可以更灵活的来设计,比如屏蔽的起点,终点,绕线方向这对屏蔽效果也会有实际的影响。

  用铜线屏蔽成本会低,它可以自动化生产,很多企业有自动机器;还有用铜线屏蔽时生产的产品一致性效果很好在 EMI 测试时;

  有的屏蔽铜线是做补充绕组使用的,来调整内部的绕组电容,很方便调整圈数,在开关变压器中常用到。