跳转到主要内容
由 cathy 提交于

<strong>引言</strong>

<strong>反激式变换器的特点</strong>

●元器件最少、结构最简单；
●方便地实现电气隔离，而且仅需一级功率变换实现隔离的AC/DC、DC/DC、DC/AC和AC/AC；
●双向功率流，功率可以从几瓦到100多瓦；
●适配器、充电器、dc/dc模块电源、高压电源和LED电源等

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“1” width="600"></center>

<strong>头疼的噪声</strong>

●电路不能工作？
●音频噪声？
●输出不稳？
●电路保护总是误动作？
●输出纹波不正常？
●高频噪声从哪里来的？
●效率低？
●开关波形尖峰大？
●EMI性能超出Class B的限值？
●……

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“2” width="600"></center>

<strong>摘要</strong>

●深入分析 高频回路
●采取措施 抑制噪声
●均衡面对 设计冲突
●总结

<strong>深入分析 高频回路</strong>

◆常见的反激式(Flyback)变换器拓扑；

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“3” width="600"></center>

1.原边功率回路
2.副边功率回路
3.钳位吸收回路
4.驱动回路
5.辅助绕组回路
6.原边控制回路
7.副边控制回路

<strong>①原边功率回路</strong>

●原边晶体管开通和关断时，产生高频的di/dt和dv/dt回路1。
●回路1中Ids_Q1的电流主要成份是变压器原边电流IL，高频电流经电容C2、变压器原边、晶体管Q1、和采样电阻RS。
●Ids_Q1=IL+???，还有哪些回路的电流耦合到回路1中？

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“4” width="600"></center>

●Ids_Q1=IL+???，还有哪些回路的电流耦合到回路1中？
●变压器寄生电容的电流

--不同的三明治变压器结构会对EMI产生影响；

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“5” width="600"></center>

<strong>②副边功率回路</strong>

●原边晶体管开通时，产生高频的di/dt和dv/dt回路2 。
●回路2的副边整流二极管D2的反向恢复电流Irr_D2/n会耦合到回路1中。
●Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+？？？，（“n”为变压器匝比)

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“6” width="600"></center>

●MBR10200在常温和高温反向阻断特性
--Prr=0.05mA*100V=0.005W@25C Tj
--Prr=20mA*100V=2W@100C Tj

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“7” width="600"></center>

●输出端的差模滤波电感和共模滤波电感
--差模电感Ld：只能起到差模滤波作用，后续的C7不能分担C6的纹波电流；
--共模电感Lc：由于漏感的存在，共模电感Lc可以同时起到共模和差模滤波的效果，而且C7能分担C6的纹波电流；

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“8” width="600"></center>

<strong>③钳位吸收回路</strong>

●原边晶体管开通时，产生高频的di/dt和dv/dt回路3 。
●回路3中的钳位二极管D1的反向恢复电流Irr_D1会加入到回路1中。
●Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+？？？

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“9” width="600"></center>

●钳位二极管D1的反向恢复特性对可靠性和 EMI有很大影响；
●FR107反向恢复特性 – 500nS典型值
●UF4007 – 75nS典型值

<strong>④驱动回路</strong>

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“10” width="600"></center>

●原边晶体管开通时，产生高频的di/dt和dv/dt回路4。
●回路4中的原边晶体管Q1的驱动电流Igs_Q1也会加入到回路1中。
●Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+Igs_Q1+？？？

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“11” width="600"></center>

●过快的开通晶体管对效率没有帮助，反而会造成高频噪声，通过变压器绕组耦合到输出；

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“12” width="600"></center>

<strong>⑤辅助绕组回路</strong>

●原边晶体管开通时，产生高频的di/dt和dv/dt回路5 。
●回路5中辅助绕组D3的反向恢复电流Irr_D3也耦合到回路1中。
●Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+Igs_Q1+Irr_D3

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“13” width="600"></center>

◆高频回路总结；
●原边晶体管开通时，产生高频的di/dt和dv/dt的5个回路。
●回路1中包含了5个回路直接或耦合过来的电流。
●处理好这些回路的布线是解决噪声问题的关键。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“14” width="600"></center>

<strong>采取措施抑制噪声</strong>

◆常见的抑制噪声措施
●变压器设计
●元器件选择
●布线技巧

--单点接地，避免回路间耦合；
--利用高频电容，缩小高频回路面积；
--通过布线，进一步地减小高频噪声；
--通过布线，尽量减小接地阻抗；

◆单点接地，避免回路间耦合
●关注最敏感的控制回路；
●控制回路、驱动回路，采样回路与功率回路的单点接地；
●辅助绕组回路的单点接地。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“15” width="600"></center>

●控制回路、驱动回路，采样回路与功率回路的单点接地；

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“16” width="600"></center>

◆利用高频电容，减小回路面积
●通过高频电容C2、C8、C5和C7，减小回路1、2、3和5的面积；

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“17” width="600"></center>

◆通过布线，进一步减小高频噪声
●通过布线尽量地缩小高频回路面积；
●有利于减小高频回路的噪声。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“18” width="600"></center>

●通过布线尽量地缩小高频回路面积；(布线实例）
●有利于减小高频回路的噪声。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“19” width="600"></center>

◆通过布线，进一步减小高频噪声
●尽量利用大面积的铺地，减小高频噪声；
●多层板布线，尽量用专门一层作为地平面；
●有利于减小高频噪声。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“20” width="600"></center>

◆通过布线，尽量减小接地阻抗
●良好的接地线宽度必须&gt;100mil；
●&lt;100mil地线宽度只能作为电气接地；
●地线尽量避免跳线、过孔连接或通过单一过孔连接；
●当地线和其它线路冲突时优先地线走线。
●过孔的寄生参数：寄生电容和寄生电感
--寄生电容

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“21” width="600"></center>

●过孔的寄生参数：寄生电容和寄生电感
--寄生电感

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“22” width="600"></center>

●过孔的寄生电感对接地阻抗造成的影响远大约寄生电容。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“23” width="600"></center>

●考虑过孔的阻抗特性和PCB工艺，尽量避免打单一的过孔；
●通过打多个过孔降低过孔引起的阻抗，提高PCB质量；
●尽量避免地线通过过孔连接；
●如果不可避免，尽量通过多个过孔，尽量加大钻孔直径。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“24” width="600"></center>

●大面积敷铜用隔热带与焊盘连接；
●为散热而敷铜，避免不对称性引起的PCB变形；
●敷铜与SMT器件两端焊盘应该保证散热对称性；

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-09/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100008181-27…; alt=“25” width="600"></center>

<strong>均衡面对设计冲突</strong>

◆噪声与安规
●优先级最高，必须首先符合安规要求；
◆噪声与结构
●外形要求和连接器必须符合客户要求；
◆噪声与热
●需要符合安规、客户要求和可靠性要求；
◆噪声与工艺
◆噪声与可检测性
◆噪声与可维修性

<strong>总 结</strong>

◆抑制噪声必须从噪声回路着手；
◆变换器设计必须关注高频噪声回路；
◆在抑制噪声的同时必须权衡设计要点冲突；
◆好的设计需要设计团队紧密地合作。

本文转载自<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/3DmiGeGU8_JFcdtMpX9r-Q">电源研发精英圈</a&gt;
转载地址：https://mp.weixin.qq.com/s/3DmiGeGU8_JFcdtMpX9r-Q
声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有，如涉及侵权，请联系小编进行处理。

大牛分析Flyback变换器的高频回路的设计！