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电子产品&设备:FLY-30MHZ-50MHZ EMI辐射问题的时域波形理论分析!

在开关管关断瞬间,初级电流id为Coss充电,当Coss两端的电压超过Vin与nVo(输出二极管D开通时变压器副边线圈电压反射回原边线圈的电压)之和时,输出二极管D在初级电感Lp续流产生的电压作用下正偏开通,Lk和Coss发生谐振,产生高频震荡电压和电流。

在开关管关断阶段,输出二极管D正偏导通,把之前存储在Lp中的能量释放到负载端,此时副边线圈电压被箝位等于输出电压Vo,经匝比为n的变压器耦合回原边,使电容Cp电压被充电至nVo(极性下正上负),初级电感Lp两端的电压被箝位至nVo。当Lp续流放电结束后,输出二极管D反偏截止,Lp和Coss、Cp发生谐振,导致Cp上的电压降低。

FLY-MOS管的源极流出的电流(Is)与流入的电流(Id)波形进行对比分析。

A.示波器测试开关MOS的漏极(Id)的电流:

CH1:IC-CS(采样电阻)CH2:VDS  CH3:IC-DRV(驱动)CH4:Id(测试漏极D)

B.示波器测试开关MOS的源极(Is)的电流:

CH1:IC-DRV(驱动)CH2:VDS   CH4:Is(测试源极S)

我们要了解FLY电源的特性就需要了解我测试图中的1,2,3处的电流特性对我们的可靠性及EMI设计都有帮助;

FLY反激电源实测Ids电流时前端都有一个尖峰(测试图中的1处),这个尖峰到底是什么原因引起的?怎么来消除或者改善?

我们都知道这个尖峰是开关MOS开通的时候出现的,根据FLY回路,Ids电流环为Vbus(C1)经变压器原边、然后经过开关MOS再到Vbus(C1)形成回路。根据初级线圈电感特性,其电流不能突变,MOS开通时呈线性上升,但由于原边线圈匝间存在的分布电容(如下图中CP),在开启瞬间,使Vbus(C1)经分布电容CP到MOS有一高频通路,所以形成一个时间很短的尖峰。

我们知道此尖峰电流是变压器的初级电感的分布参数引起,因此可以从变压器的初级绕组来进行分析,改变这个电容CP的大小就可以改变这个尖峰电流;最直接的是加大间隙来减少耦合,如果绕组只有单层也可以减少耦合;但对于低功率的应用是没法实现的;实际上我们方法就是采用经典的三明治绕法。当然如果对FLY电源的成本没有太高的要求:

比如变压器尽量选用Ae值大的(增大变压器的选用型号),使设计时绕组圈数变少减少层数,从而使层间电容变小。也可减少线与线之间的接触面,达到减少分布电容的目的。

注意:三明治绕法是把原边绕组分开对此尖峰就有改善,还能减少漏感。当然,无论怎样都不能完全避免分布电容的存在,所以这个尖峰是不能完全消除的。并且这个尖峰高产生的振荡,对EMI不利,实际工作影响倒不大。但如果太高可能会引起芯片过流检测的误触发。

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