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無Y電容適配器傳導(dǎo)整改分析

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目前, Y 電容廣泛的應(yīng)用在開關(guān)電源中,但是 Y 電容的存在也會產(chǎn)生一些弊端,如輸入輸出端會產(chǎn)生更大的漏電流,具有 Y 電容的金屬殼適配器會使人產(chǎn)生觸電的危險,對語音設(shè)備產(chǎn)生雜音等,因此很多制造商開始采用無 Y 的適配器。然而去除 Y 電容對于 EMI 的設(shè)計帶來了困難,具有抖頻的 IC 在一定程度上可以改善 EMI,但也不能保證絕對通過 EMI,我們必須在電路和變壓器結(jié)構(gòu)上進行改進,保證其通過EMI 測試。
    眾所周知, EMI 包括 EMC 和 EMS 兩大塊,而 EMC 中的傳導(dǎo)干擾CE 和輻射干擾 RE 是我們做適配器接觸最頻繁的兩項。影響傳導(dǎo)的好壞主要由 PCB 板環(huán)路和變壓器形成差模和共模電流大小決定,而當(dāng)我們 layout 完之后就很大程度上取決于變壓器的結(jié)構(gòu)是什么樣的。 對于差模共模回路以及配合變壓器所產(chǎn)生的差模共模電流大小,我們在這里將不進行分析。但是我們永遠要記住一點:電壓的變化是產(chǎn)生差模電流和共模電流的根本原因,寄生電容是其流動的通道。 通過這點我們可以推導(dǎo)出根據(jù)初次級間 Y 電容的電壓波形來分析。我們將采用一種簡單直觀的測試方法來分析傳導(dǎo)的好壞,通過觀看初次級靜點之間的浮空電壓波形大小和補償度作為參考來判別。
    實例分析: 12V1.5A 適配器 , 變壓器為 EF20 臥式, 將 22K1/2W 插件電阻和 102 Y 電容串聯(lián),電阻端接 BULK 電容地,電容端接次級的地,用 10X 的探頭 200M 帶寬測量電阻兩端的電壓波形。
    12V 1.5A 輸出功率 18W,考慮到功率不大,我們可以采取順繞, EMC 容易處理。 三明治繞法比順繞具有復(fù)雜性和多變性,用順繞便于我們分析,但是三明治繞法分析的大體方向是一致的,只要我們知道怎么去分析的話,就必然會找到最合適的變壓器繞法。 我們常規(guī)的繞法在滿足工藝成本的前提下,一般保證每層盡量平整、繞滿,然后就是各繞組的正反繞、變化繞組的層次位置、繞組銅箔屏蔽加減、磁芯的屏蔽接地等方式,只要我們運用好以上幾點,就一定能找到合適的變壓器繞法。

首先我們采取最常規(guī)繞法:初級-次級-Vcc,分以下兩種繞法

   在這里先講一下分析波形的對稱軸和補償度問題,我們以 mos管關(guān)斷時刻為 Y 軸,以波形的水平中心線為 X 軸, X 軸的右半部分偏向 Y 軸,我們認(rèn)為是欠補償(偏正), 應(yīng)該加銅箔屏蔽或磁芯接地; 相反 X 軸的左半部分偏向 Y 軸,我們認(rèn)為是過補償(偏負(fù)),應(yīng)該減銅箔。為了更好的找準(zhǔn) X, Y 軸,看下圖一目了然。 (兩種波形完全相反)  

從#1-Y, #2-Y 波形得知波形都是欠補償, Y 電壓較高。要想減小Y 電壓,我們需加銅箔進行改善。 #2-Y 電壓較低,可以在其基礎(chǔ)上改動,加銅箔常見的有以下兩種加法: #3  



     如上圖所知, #4 Y 電壓較低,有欠補償現(xiàn)象,仍需加銅箔。加銅箔可以是延長銅箔又或者是另外再加一段銅箔。再做以下 3 種繞法



從以上 3 張圖可以看出#5 #6 是欠補償, Y 電壓下降, #7 是過補償,Y 電壓增大,由此可知加銅箔長度和位置有一定的限度,有時候會適得其反,我們在#5 基礎(chǔ)上銅箔加長到 44mm,發(fā)現(xiàn) Y 電壓為 10.06V,欠補償,變差了。我們將#5 #6Y 電壓是可以的,分別將磁芯接地測量Y 電壓波形分別為 3.87V 和3.61V,均有欠補償現(xiàn)象。如下圖所示:  



我們挑選 Y 電壓 3.61V 的變壓器去測試傳導(dǎo):如下圖所示  


傳導(dǎo)余量很大,都有 10db 以上, 以上所有變壓器對應(yīng)的傳導(dǎo)波形均有測量,這里就不展示出來,但有一個規(guī)律, Y 電壓小的變壓器,對應(yīng)的傳導(dǎo)均會好點, 由此可見 Y 電壓低傳導(dǎo)效果會比較好。

最后總結(jié)分析: Y 電壓波形欠補償,我們可以加銅箔或磁芯接地;Y 電壓波形過補償,我們可以減銅箔;在加減銅箔的時候要有一定的度,一步一步的分析,從而獲得 Y 電壓最低的變壓器。一般來說小于40W 以內(nèi)的適配器, Y 電壓小于 10V, 而且基于開關(guān)頻率的開關(guān)波形不明顯, 傳導(dǎo)都是可以的,輻射并不遵循這一規(guī)律。值得一提的是在上的波形中,我們只涉及到波形的幅值大小和補償?shù)膯栴},其實還有波形的尖刺、 震蕩以及磁芯的電壓都是有待于分析的。  

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