開關電源基于補償原理的無源共模干擾抑制技術

引言

由于MOSFET及IGBT 和軟開關技術在電力電子電路中的廣泛應用，使得功率變換器的開關頻率越來越高，結(jié)構(gòu)更加緊湊，但亦帶來許多問題，如寄生元件產(chǎn)生的影響加劇，電磁輻射加劇等，所以EMI問題是目前電力電子界關注的主要問題之一。

圖1 CM 及DM 噪聲電流的耦合路徑示意圖

傳導是電力電子裝置中干擾傳播的重要途徑。差模干擾和共模干擾是主要的傳導干擾形態(tài)。多數(shù)情況下，功率變換器的傳導干擾以共模干擾為主。本文介紹了一種基于補償原理的無源共模干擾抑制技術，并成功地應用于多種功率變換器拓撲中。理論和實驗結(jié)果都證明了，它能有效地減小電路中的高頻傳導共模干擾。這一方案的優(yōu)越性在于，它無需額外的控制電路和輔助電源，不依賴于電源變換器其他部分的運行情況，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。

1 補償原理

共模噪聲與差模噪聲產(chǎn)生的內(nèi)部機制有所不同：差模噪聲主要由開關變換器的脈動電流引起；共模噪聲則主要由較高的dv/dt與雜散參數(shù)間相互作用而產(chǎn)生的高頻振蕩引起。如圖1 所示。共模電流包含連線到接地面的位移電流，同時，由于開關器件端子上的dv/dt 是最大的，所以開關器件與散熱片之間的雜散電容也將產(chǎn)生共模電流。圖2給出了這種新型共模噪聲抑制電路所依據(jù)的本質(zhì)概念。開關器件的dv/dt通過外殼和散熱片之間的寄生電容對地形成噪聲電流。抑制電路通過檢測器件的dv/dt，并把它反相，然后加到一個補償電容上面，從而形成補償電流對噪聲電流的抵消。即補償電流與噪聲電流等幅但相位相差180