引言

反激式變換器的特點

●元器件最少、結構最簡單；

●方便地實現電氣隔離，而且僅需一級功率變換實現隔離的AC/DC、DC/DC、DC/AC和AC/AC；

●雙向功率流，功率可以從幾瓦到100多瓦；

●適配器、充電器、dc/dc模塊電源、高壓電源和LED電源等

頭疼的噪聲

●電路不能工作？

●音頻噪聲？

●輸出不穩？

●電路保護總是誤動作？

●輸出紋波不正常？

●高頻噪聲從哪里來的？

●效率低？

●開關波形尖峰大？

●EMI性能超出Class B的限值？

●……

摘要

●深入分析 高頻回路

●采取措施 抑制噪聲

●均衡面對 設計沖突

●總結

深入分析 高頻回路

◆常見的反激式(Flyback)變換器拓撲；

1.原邊功率回路

2.副邊功率回路

3.鉗位吸收回路

4.驅動回路

5.輔助繞組回路

6.原邊控制回路

7.副邊控制回路

①原邊功率回路

●原邊晶體管開通和關斷時，產生高頻的di/dt和dv/dt回路1。

●回路1中Ids_Q1的電流主要成份是變壓器原邊電流IL，高頻電流經電容C2、變壓器原邊、晶體管Q1、和采樣電阻RS。

●Ids_Q1=IL+???，還有哪些回路的電流耦合到回路1中？

●Ids_Q1=IL+???，還有哪些回路的電流耦合到回路1中？

●變壓器寄生電容的電流

--不同的三明治變壓器結構會對EMI產生影響；

②副邊功率回路

●原邊晶體管開通時，產生高頻的di/dt和dv/dt回路2 。

●回路2的副邊整流二極管D2的反向恢復電流Irr_D2/n會耦合到回路1中。

●Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+？？？，（“n”為變壓器匝比)

●MBR10200在常溫和高溫反向阻斷特性

--Prr=0.05mA*100V=0.005W@25C Tj

--Prr=20mA*100V=2W@100C Tj

●輸出端的差模濾波電感和共模濾波電感

--差模電感Ld：只能起到差模濾波作用，后續的C7不能分擔C6的紋波電流；

--共模電感Lc：由于漏感的存在，共模電感Lc可以同時起到共模和差模濾波的效果，而且C7能分擔C6的紋波電流；

③鉗位吸收回路

●原邊晶體管開通時，產生高頻的di/dt和dv/dt回路3 。

●回路3中的鉗位二極管D1的反向恢復電流Irr_D1會加入到回路1中。

●Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+？？？

●鉗位二極管D1的反向恢復特性對可靠性和 EMI有很大影響；

●FR107反向恢復特性 – 500nS典型值

●UF4007 – 75nS典型值

④驅動回路

●原邊晶體管開通時，產生高頻的di/dt和dv/dt回路4。

●回路4中的原邊晶體管Q1的驅動電流Igs_Q1也會加入到回路1中。

●Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+Igs_Q1+？？？

●過快的開通晶體管對效率沒有幫助，反而會造成高頻噪聲，通過變壓器繞組耦合到輸出；

⑤輔助繞組回路

●原邊晶體管開通時，產生高頻的di/dt和dv/dt回路5 。

●回路5中輔助繞組D3的反向恢復電流Irr_D3也耦合到回路1中。

●Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+Igs_Q1+Irr_D3

◆高頻回路總結；

●原邊晶體管開通時，產生高頻的di/dt和dv/dt的5個回路。

●回路1中包含了5個回路直接或耦合過來的電流。

●處理好這些回路的布線是解決噪聲問題的關鍵。

采取措施 抑制噪聲

◆常見的抑制噪聲措施

●變壓器設計

●元器件選擇

●布線技巧

--單點接地，避免回路間耦合；

--利用高頻電容，縮小高頻回路面積；

--通過布線，進一步地減小高頻噪聲；

--通過布線，盡量減小接地阻抗；

◆單點接地，避免回路間耦合

●關注最敏感的控制回路；

●控制回路、驅動回路，采樣回路與功率回路的單點接地；

●輔助繞組回路的單點接地。

●控制回路、驅動回路，采樣回路與功率回路的單點接地；

◆利用高頻電容，減小回路面積

●通過高頻電容C2、C8、C5和C7，減小回路1、2、3和5的面積；

◆通過布線，進一步減小高頻噪聲

●通過布線盡量地縮小高頻回路面積；

●有利于減小高頻回路的噪聲。

●通過布線盡量地縮小高頻回路面積；(布線實例）

●有利于減小高頻回路的噪聲。

◆通過布線，進一步減小高頻噪聲

●盡量利用大面積的鋪地，減小高頻噪聲；

●多層板布線，盡量用專門一層作為地平面；

●有利于減小高頻噪聲。

◆通過布線，盡量減小接地阻抗

●良好的接地線寬度必須>100mil；

●<100mil地線寬度只能作為電氣接地；

●地線盡量避免跳線、過孔連接或通過單一過孔連接；

●當地線和其它線路沖突時優先地線走線。

●過孔的寄生參數：寄生電容和寄生電感

--寄生電容

●過孔的寄生參數：寄生電容和寄生電感

--寄生電感

●過孔的寄生電感對接地阻抗造成的影響遠大約寄生電容。

●考慮過孔的阻抗特性和PCB工藝，盡量避免打單一的過孔；

●通過打多個過孔降低過孔引起的阻抗，提高PCB質量；

●盡量避免地線通過過孔連接；

●如果不可避免，盡量通過多個過孔，盡量加大鉆孔直徑。

●大面積敷銅用隔熱帶與焊盤連接；

●為散熱而敷銅，避免不對稱性引起的PCB變形；

●敷銅與SMT器件兩端焊盤應該保證散熱對稱性；

均衡面對 設計沖突

◆噪聲與安規

●優先級最高，必須首先符合安規要求；

◆噪聲與結構

●外形要求和連接器必須符合客戶要求；

◆噪聲與熱

●需要符合安規、客戶要求和可靠性要求；

◆噪聲與工藝

◆噪聲與可檢測性

◆噪聲與可維修性

總 結

◆抑制噪聲必須從噪聲回路著手；

◆變換器設計必須關注高頻噪聲回路；

◆在抑制噪聲的同時必須權衡設計要點沖突；

◆好的設計需要設計團隊緊密地合作。