[发明专利]优化变压器结构以降低反激式开关电源传导共模干扰的方法

说明书

本发明公开了一种优化变压器结构以降低反激式开关电源传导共模干扰的方法，通过增大反激式开关电源中的变压器的初级绕组与次级绕组之间的物理距离来减小它们之间的寄生电容，降低传导共模干扰。本发明消除了初级绕组侧到次级绕组侧的部分位移电流；并通过摆脱了Y电容，从而限制漏电流，保护了人身安全，防止用户成为漏电流路径的一部分，同时优化变压器结构后系统又能获得良好的EMI性能，降低成本。本发明适用于开关电源领域。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，更具体的，涉及一种优化变压器结构以降低反激式开关电源传导共模干扰的方法。

背景技术

开关电源是现代电子电器和电子设备(如电视机、计算机、测试仪器、生物医学仪器等)的心脏和动力，具有高效、环保、安全、体积小等优点，已广泛应用在通信、军事和交通等各个领域。因为整流管、续流二极管和功率高频变压器是开关电源中必不可少的器件，所以它们的存在决定了在开关噪声恶劣的情况下，一定会在开关电源的输入和输出端产生很强的共模干扰(Common mode interface，CM)和差模干扰(Differential mode interface，DM)。

目前为了降低开关电源中传导共模EMI，传统的方法是使用Y电容作为滤波元件，设计EMI滤波器。通过共模扼流线圈电感的高频率高阻抗特性，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻以及少量因漏感造成的阻尼影响。当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。

现有技术的缺点：共模Y电容滤波元件为低频(50Hz)电流引入不安全的旁路，表现为严重的漏电流环路，对人身安全产生影响，同时有限的Y电容取值也导致整个系统的EMI设计复杂化，增加成本。

发明内容

本发明为了解决开关电源的输入端和输出端产生很强的共模干扰，同时为了摆脱传统的EMI滤波元件--Y型电容的问题，提供了一种优化变压器降低反激式开关电源传导共模干扰的方法，其通过优化反激式开关电源的变压器结构，摆脱了传统的EMI滤波元件--Y型电容，既可以满足漏电流限制要求同时又能够降低传输路径上的EMI噪声。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种优化变压器结构以降低反激式开关电源传导共模干扰的方法，通过增大反激式开关电源中的变压器的初级绕组与次级绕组之间的物理距离来减小它们之间的寄生电容，降低传导共模干扰。

优选地，将反激式开关电源中的变压器的辅助绕组放置在初级绕组与次级绕组之间，初级绕组在变压器的最内层，辅助绕组在变压器的中间层，次级绕组在变压器的最外层。

进一步地，在初级绕组和辅助绕组之间增设屏蔽绕组，所述屏蔽绕组的起点连接到初级绕组非靠近辅助绕组的一端，即为B点，屏蔽绕组的端点与任何电气节点断开。

本发明的有益效果如下：本发明通过增设屏蔽绕组，不仅增加了初级绕组与次级绕组之间的物理距离，而且消除了初级绕组侧到次级绕组侧的部分位移电流；并通过摆脱了Y电容，从而限制漏电流，保护了人身安全，防止用户成为漏电流路径的一部分，同时优化变压器结构后系统又能获得良好的EMI性能，降低成本。

附图说明

图1是反激式变换器电路结构。

图2是简化的CM噪声源模型。

图3是CM噪声电流从一次侧到二次侧的主要路径。

图4是将两个相邻绕组层模拟为两个空心形状的导体后的空间立体模型。

图5是三个不同绕组的变压器#1的半窗结构模型。

图6是三个不同绕组的变压器#2的半窗结构模型。

图7是三个不同绕组的变压器#3的半窗结构模型。