EMI抑制方法分析研究

3.3 傳統(tǒng)準諧振技術

一般來說，可以采用軟開關技術來解決開關管的問題，如圖6所示。圖6給出了開關管工作在軟開關條件下的開關軌跡。軟開關技術主要減小開關管上的開關損耗，也可以抑制開關管上的電磁干擾。在所有的軟開關技術中，準諧振抑制開關管上電磁干擾的效果比較好，所以本文以準諧振技術為例，介紹軟開關技術抑制EMI。所謂準諧振就是開關管在電壓谷底開通，見圖7。開關中寄生電感與電容作為諧振元件的一部分，可完全控制開關導通時電流浪涌與斷開時電壓浪涌的發(fā)生。采用這種方式不僅能把開關損耗減到很小，而且能降低噪聲。谷底開關要求關斷時間中儲存在中的能量必須在開關開通時釋放掉。它的平均損耗為，由此公式可以看出，減小會導致大大降低，從而減小開關上的應力，提高效率，減小dv/dt，即減小EMI。

3.4 LLC串聯(lián)諧振技術

圖8為LLC串聯(lián)諧振的拓撲結構。從圖中可以看出，兩個主開關Ql和Q2構成一個半橋結構，其驅動信號是固定50％占空比的互補信號，電感Ls、電容Cs和變壓器的勵磁電感Lm構成一個LLC諧振網(wǎng)絡。在LLC串聯(lián)諧振變換器中，由于勵磁電感Lm串聯(lián)在諧振回路中，開關頻率可以低于LC 的本征諧振頻率fs，而只需高于LLC的本征諧振頻率fm便可實現(xiàn)主開關的零電壓開通。所以，LLC串聯(lián)諧振可以降低主開關管上的EMI，把電磁輻射干擾 (EMI)減至最少。在LLC諧振拓撲中，只要諧振電流還沒有下降到零，頻率對輸出電壓的調節(jié)趨勢就沒有變，即隨著頻率的下降輸出電壓將繼續(xù)上升，同時由于諧振電流的存在，半橋上下兩個主開關的零電壓開通條件就得以保證。因此，LLC諧振變換器的工作頻率有一個下限，即Cs與Ls和Lm的串聯(lián)諧振頻率 fm。在工作頻率范圍fmffs內，原邊的主開關均工作在零電壓開通的條件下，并且不依賴于負載電流的大小。同時，副邊的整流二極管工作在斷續(xù)或臨界斷續(xù)狀態(tài)下，整流二極管可以零電流條件下關斷，其反向恢復的問題得以解決，不再有電壓尖峰產(chǎn)生。

4 抑制方法對比分析研究

采用并聯(lián)RC吸收電路和串聯(lián)可飽和磁芯線圈均為簡單常用的方法，主要是抑制高電壓和浪涌電流，起到吸收和緩沖作用，其對EMI的抑制效果相比準諧振技術與LLC串聯(lián)諧振技術較差。下面著重對準諧振技術與LLC串聯(lián)諧振技術進行比較分析。在準諧振中加入RCD緩沖電路，即由二極管，電容器和電阻組成的尖峰電壓吸收電路，其主要作用是用來吸收MOSFET功率開關管在關斷時產(chǎn)生的上升沿尖峰電壓能量，減少尖峰電壓幅值，防止功率開關管過電壓擊穿。但是，這樣將會增加損耗，而且由于緩沖電路中采用了二極管，也將增加二極管的反向恢復問題。由上述分析可以看出，準諧振技術主要減小開關管上的開關損耗，也可以抑制開關管上的電磁干擾，但是它不能抑制二極管上的電磁干擾，而且當輸入電壓增大時，頻率提高；當輸出負載增大時，頻率降低，所以它的抑制效果不是很好，一般不能達到人們所希望的結果。所以如果想得到更好的抑制效果，必須解決二極管上的反向恢復問題，這樣抑制效果才能令人們滿意。LLC串聯(lián)諧振拓撲結構比準諧振抑制EMI的效果好。其優(yōu)點已在上面進行了分析。

5 結語

隨著開關電源技術的不斷發(fā)展，其體積越來越小，功率密度越來越大，EMI問題已經(jīng)成為開關電源穩(wěn)定性的一個關鍵因素。開關電源內部開關管及二極管是EMI主要發(fā)生源。本文主要介紹了四種抑制開關管及二極管EMI的方法并進行了分析對比，目的是找到更為有效的抑制EMI的方法。通過分析對比得出LLC串聯(lián)諧振技術的抑制效果較好，而且其效率隨電壓升高而升高，其工作頻率隨電壓變化較大，而隨負載的變化較小。