最近沒事瀏覽了一下PI公司官網,發現了很多有意思的東西,在這里分享一下心得。看了PI的產品以及規格書,不得不說在小功率范圍電源,PI的確是一直被模仿,從未被超越!
先來看一下PI的無Y電容變壓器結構【手機充電器】

下圖是變壓器具體繞制方式

其中:實心黑點圈為繞制時的起點,空心點為骨架換方向后繞制時的起點。
那這個變壓器為啥就不需要用到Y電容呢?我們來分析一下。
首先對于傳導而言,主要是抑制高頻共模噪聲,傳導路徑就是:
變壓器初級-變壓器分布電容-變壓器次級-Y電容-變壓器初級。
如果沒有Y電容,呢么傳導路徑就變成:
變壓器初級-變壓器分布電容-變壓器次級-空間對地電容-大地-LISN-初級。
靠近變壓器增加Y電容:
加了Y電容后共模電流環路被限制在PCB板上環路的面積小電磁發射能力低,不加Y電容的共模電流環路要經由空氣-大地-空氣再回到PCB板上,這個環路的面積大電磁發射能力強也就是電磁輻射比較大。
好像描述不那么清晰- =,那我們先來看看干擾測試的過程:

輻射干擾的測試在專門的屏蔽室中進行,待測試的設備放在轉臺上,天線分別放在水平和垂直的位置上下移動掃描,檢測到信號送到接收機進行分析。
輻射干擾的測試包括電場發射和磁場發射,電場發射由du/dt產生,磁場發射由di/dt產生。注意:空間電容是電場發射的通道,共模電流可以產生相當大的電場發射。
電場發射示意圖:

初級繞組電壓變化的幅值大,對于電場發射起主導作用。磁芯也是一個電場發射源。在系統的PCB底層鋪銅皮或額處加一塊銅皮或單面板,可以有效的減小電場發射和共模電流。有個時候銅箔也以用屏蔽繞組,但是效果可能沒有銅箔好。
增加銅箔能夠減小電場發射
高di/dt 的環路通過環路的寄生電感產生磁場發射,次級側的電流變化幅值大,對于磁場發射的起主導作用。磁場發射形成的方向符合右手定則。
由電流產生的發射磁場:

高di/dt環路的寄生電感隨環路面積增大而增大,因此磁場發射對于PCB的設計非常關鍵。次級側的電流環面積要盡量的小,布線要盡量的短粗。
變壓器的雜散磁場也是一個磁場發射源,其主要由變壓器的氣隙產生。E型磁芯在兩側開氣隙時雜散磁場大,在中心柱開氣隙時雜散的磁場小。在變壓器的最外面包裹銅皮,銅皮兩端短接,用導線連接到冷點,可以減小雜散的磁場。因為雜散磁場在銅皮中產生渦流,渦流反過來產生磁場阻礙變壓器雜散磁通的外泄。輸出棒狀及鼓狀的差模電感如同一個天線產生大的磁場發射。
輸出線也是一個磁場的發射途徑:

注意:手機充電器要帶長的輸出線(1.8m)進行測試,長的輸出導線也如同一個天線,并將共模電流放大,從而形成較大的共模電場輻射,這種輻射只有通過上面變壓器的結構進行抑止,在沒有頻率拌動或頻率調制的系統中,還得加輸出共模電感。才能有效的減小在30~50M間的電場發射。
這里面還涉及到差模和共模噪聲之間的相互轉化,要想研究就很復雜,國外IEEE期刊上有不少研究可以去檢索,本人涉獵較少,就不在這板門弄斧了。如果各位工程師需要討論這方面,歡迎下方評論區留言~