阻止偏置变压器寄生电容若何影响 EMI 功能

发布时间：2025-03-15 18:43:19 来源：Gill Keats网 作者：综合

小型阻止电源为从电动汽车牵引逆变器到工场操作模块等运用中的阻止阻止栅提供电力。在本电源揭示中，偏置我将钻研差距的变压阻止式偏置电源拓扑及其电磁干扰 (EMI) 功能。正如您将看到的器寄 ，阻止变压器上的生电寄生电容是共模噪声转达的主要因素。

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小型阻止电源为从电动汽车牵引逆变器到工场操作模块等运用中的何影阻止栅提供电力
。在本电源揭示中，阻止我将钻研差距的偏置阻止式偏置电源拓扑及其电磁干扰 (EMI) 功能。正如您将看到的变压 ，阻止变压器上的器寄寄生电容是共模噪声转达的主要因素。

在牵引逆变器中，生电栅极驱动器驱动高功率开关——艰深为绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 或者碳化硅 (SiC) MOSFET——在低压电池以及机电之间转换能量（见图 1 ）。何影栅极驱动器艰深为阻止的阻止，栅极驱动器 IC 的偏置一部份衔接到低压域（低级侧） ，另一部份衔接到低压域（次级侧）。变压栅极驱动操作信号来自低级侧的微操作器，并传递到次级侧以掀开以及封锁电源开关 。

阻止式偏置电源的格外功率个别至关低，小于 10 W 。下面的公式将其功率要求估算为
：

P DRV = V DRV x Q g x F SW(1)

其中 V DRV是栅极驱动电压  
，Q g是开关栅极电荷 
，F SW是开关的开关频率（不是阻止偏置电源开关频率）。栅极驱动电压取决于您抉择的开关，但个别在正电源轨上的规模为 +15V 至 +25V ，在负电源轨上的规模为 –8V 至 0V。

阻止式偏置电源的罕有拓扑搜罗反激式 、推挽式以及电感器-电感器-电容器 (LLC)。一些残缺集成的电源模块在低级侧运用全桥配置装备部署 。反激式转换器 ，好比德州仪器 (TI) 的LM5180-Q1 ，家喻户晓 ，提供精采的输入电压调节，至关高效，可能在不光耦合器的情景下妨碍妄想（运用低级侧调节）  ，而且可能具备多个阻止输入  。它们的缺陷是频率规模 (<350 kHz) 受到限度而且变压器尺寸较大 。推挽式转换器，好比 TI 的SN6507-Q1以及 LLC 转换器，好比 TI 的UCC25800-Q1 ，很重大，但不闭环反映
。因此 ，输入电压调节会受到影响，可能需要预调节器、后调节器或者两者都需要 。集成电源模块（好比 TI 的UCC14341-Q1）可能调节输入电压，而且重大且体积小，但其缺陷是功率输入有限（个别<1.5 W）且功能比其余选项低 。

您可能会碰着的一个下场是对于差距拓扑的 EMI 功能 ：某些拓扑对于电磁兼容性服从有或者多或者少的影响？为了处置这些下场，咱们首先魔难一下阻止变压器 。变压器的绕组之间简直存在一些寄生电容
，当牵引逆变器开关键关键点（V SW) 在 HV+ 以及 HV– 节点之间切换。在开关转换时期，共模电流的短脉冲对于寄生电容妨碍充电或者放电
 。共模电流与寄生电容以及开关键关键点压摆率 (dv/dt) 成正比。大电容或者更快的开关键关键点转换速率（正如您在氮化镓 (GaN) 以及 SiC 等宽带隙半导体中可能看到的那样）将导致更多的共模电流 。图 3突出展现了该寄生电容以及用于对于其充电以及放电的共模电流。

转换器拓扑简直会影响变压器妄想以及由此发生的寄生电容。反激式转换器变压器（或者耦合电感器，假如您喜爱这种命名法）妄想为在低级侧以及次级侧之间具备强耦合
，以削减漏感。漏感会导致缓冲电路中泛起不用要的电压尖峰以及功率斲丧。低漏感妄想的可怜影响是绕组间电容个别会削减，而且可能抵达 20 pF 或者更高。另一方面 ，可能将 LLC 转换器妄想为在其谐振回路中运用变压器的漏感。因此 ，您无需妄想变压器即可限度地削减漏感；它们的寄生电容约为 2 pF。正如您将看到的，这有助于削减共模电流。

表 1展现了对于四种阻止偏置拓扑妨碍钻研的一些参数
，以经由试验验证变压器寄生电容对于共模电流的影响。所有转换器均妄想用于 15V输入  、15V输入、1.5W 运用。每一种拓扑的开关频率均基于典型值，并响应妄想变压器。如您所见 ，反激式转换器变压用具备的漏感以及的寄生电容
。LLC 转换器变压用具备的漏感以及的寄生电容。

表 1四个示例阻止偏置电源转换器的变压器参数 。质料德州仪器

比力这些阻止式偏置电源拓扑需务实施一系列普遍的测试：功能、负载调节、输入以及输入纹波 、热量以及传导以及辐射 EMI  。为了重点关注零星中阻止接地之间丈量的共模电流，我的共事在两个接地之间衔接了一根电线，并丈量了高功率开关时的共模电流（在本例中 ，GaN 半桥运用LMG3522R030-Q1 ) 在 400V 电压下开启以及封锁。图 4以及图 5分说展现了低压开关键关键点压摆率 40V/ns 以及 100V/ns 时的服从。

图 4开关键关键点上 40V/ns 压摆率下的共模电流比力 。通道 1 是低压开关键关键点 (200 V/div)，通道 2 是共模电流 (500 mA/div)。质料德州仪器

图 5开关键关键点上 100V/ns 压摆率下的共模电流比力。通道 1 是低压开关键关键点 (200 V/div)，通道 2 是共模电流 (500 mA/div) 。质料德州仪器

丈量服从表明 ，反激变压器的共模电流（40V/ns 以及 100V/ns 压摆率时候说为 935mA 以及 1,420mA） 。这是可能预料的
，由于变压用具备的寄生电容 。由于 LLC 转换器的寄生电容，因此测患上的共模电流（40V/ns 以及 100V/ns 压摆率时为 197mA 以及 570mA）。大的共模电流尖峰是有害的，由于它们会将噪声从低压域传导到低压域
 ，导致接地反弹；并可能导致转换器运行不良
，搜罗跳过脉冲
、患上到调节或者意外停机。

共模电流特意难以缓解。处置共模电流下场的措施之一是首先防止发生共模电流。尽管这里品评辩说的运用是电动汽车中的牵引逆变器，但这些道理也适用于并网转换器以及效率器电源等运用。

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