1.5 共模传导电磁干扰噪声分析

现在我们介绍第五小节

共模传导电磁干扰噪声的分析

共模噪声它主要是通过

电位的跳变的点的对地分布电容造成的

也就是说共模噪声 i=Cdu/dt

只要开关电源里面

某些点的电位在跳动

那么它就通过这个电位点对地的分布电容

形成了共模电流

那么这张图呢我们就能看到

实际上很多地方有这个对地电容

第一个散热片

如果我们散热片是接到机壳

或者接到大地的话

那么开关对散热片的电容叫做 Ch

那么由于这一点是电位跳变点

这个红色的这一点是电位跳变点

所以呢它就会形成一个共模电流

经过散热片到大地去

那么大地呢就通过 LISN 的地

到我的 50 欧阻抗上面来

这是第一条路

那么第二条路呢

就是通过绕组跟磁芯之间的电容

我们叫做 Cc

那么它呢如果我磁芯是接地的

接大地的话

那么它呢也会形成一个共模噪声的通道

通过磁芯到地里去

第三条路呢

就是通过电位跳变点或者说原边绕组

跟副边绕组之间的分布电容

叫做 Cps 形成了一个共模噪声

它的噪声通过副边绕组

然后通过副边接地

或者通过一个电容接地

Cg 到达大地去

然后呢同样形成了一个共模噪声

那么这三路噪声

都会通过我的 LISN 的阻抗

就表现出这个噪声的频谱来

那么如果画它的一个等效电路图呢

很简单 它的噪声源就是 V(t)

其中有三条路

一条路是磁芯的

一条路是散热片的

一条路是通过副边走的

那么它就两个就并联到

25 殴的阻抗上面来

因为 50 欧 跟 50 欧两个是并联的

那就形成了一个噪声电平

那么我们再来看一看

我们可以通过将导体

接静点来旁路对地的共模噪声

这什么意思呢

如果我们的散热器

我们是把它短路掉

散热器把它直接接到原边的静点

而不是接到大地的点

那么这时候呢它的噪声就不经过大地了

是直接从这条路上回到原边的静点

那就不会表现为共模噪声

也就是说这个噪声

它就不会经过我的 LISN

同样如果磁芯也把它接到

我的原边的地 原边的静点

把它通过原边的静点

那么这时候呢

通过磁芯到地的通道也被我阻断了

它这个蓝色条线呢

就在变压器原边绕组上形成回路

所以呢也不经过我的 LISN

那只有变压器的原边跟副边之间的电容

它会经过副边再经过副边的地

回到大地经过我的 LISN

那这样的话呢也就等于说

在我的等效电路里面

就把 Cc 跟 Ch 这两个通道给阻断掉了

通过这两个短路的点

短路把它阻断掉了

那只剩下一个 Cps

那么很多的开关电源呢

我们都需要把散热片接到原边地

或者把磁芯接到原边地

那目的就是为了把这两路噪声

把它屏蔽掉

那只剩下的一个 CPS

也就是说原副边之间的噪声

它就没办法通过接地的方式

把它屏蔽掉了

那么我们再来看看 PFC 电路的

共模噪声的传输路径

那么 PFC 电路它同样有一个电位静点

那么由于这边是加入的母线

所以呢这一点也是电位静点

它是 220 的工频的电压

也是对我高频来说它也是一个静点

这点是静点

那么这一点呢就是动点

因为它连在开关上

那同样如果我把连着开关的这个散热片

把它接到原边静点

那么这条回路的噪声

它也不经过我的 LISN 了

那如果我把磁芯也接到电位的静点去

那么这一点的静点产生的噪声

它也经过这样子在这里形成回路了

它也不回到我的大地去了

但是呢不可能把所有的

对地的电位点都把它屏蔽掉

所以呢它还是会有一部分电流

一部分这个对地电容

表现为 C0

因为有一部分绕组

它并没有被我的铁芯所包住

或者说不能够被完全被

包牢铁芯的那个屏蔽体所包围

所以呢就表现出一个 C0 的这样一个电容

那么它等效电路呢也变得很简单

它主要是一个噪声源的电压

也就是我开关两端电压 Vds

和它们这一点的对地电容

那这个呢开关源 噪声源它很简单

它就是一个开关两端电压

但是呢它的复杂在哪里呢

它的复杂在对地电容上

由于对地电容是一种分布电容

所以呢你无法确定

它这个噪声的分布电容的途径到底在哪里

那么这就是我们讲

共模噪声比较难解决的一个问题

我们再来看看 LLC 电路的共模噪声路径

同样我们看它的电位静点

这条是母线

所以呢这边是电位的静点

那么对原边来说呢这里是开关

那么这个电位呢再跳变在变化

所以这一点呢就是原边的动点

那么这一点的对地电容

它就会形成一个共模噪声

那我这里没把它画出来

实际上根据前面两个图

大家已经很清楚了

那我们来看副边

那么对于一个全波整流电路

也就是说副边

是有一个中间抽头的变压器

那么由于中间抽头

它是连到我的母线上的

所以呢这一个点是电位的静点

那么上面这一点跟下面这一点

就是电位的动点

但是呢这两点的电位

它们两个是互补的

也就说你是正的我是负的

两个的频率一样

只是相位呢相差个180度

这就是全波整流的一个特点

那么由于上下两个电位

相差180度

它就天然地存在着一个

噪声抵消的一个激励

中间这个是零电位 电位是静电

上面是正下面是负

那么它们呢就会存在一个天然的抵消

但是呢原边的动点呢它就没办法抵消

这一点是原边的电位动点

这一点呢也是原边的电位动点

因为这是一个谐振电路

这一点电位也在变化

那么对于全桥整流

它由于副边没有抽头

所以呢只能在母线上存在着电位的静点

这点呢把它看成静点的话

那么变压器副边的两端它都是动点

而且呢相对于这个静点来说

它的电位并不存在的这样的一个对称性

那么这就是 LLC 电路的

共模噪声的一个特点

那看你是全波整流还是这个全桥整流

这两个不一样

总的来说共模噪声

它的基本机理很简单

就是电位跳变点

对地的分布电容构成的

那么原边的很多噪声

我可以通过屏蔽通过把散热片接地

通过把磁芯接地等等这些措施把它屏蔽掉

但是呢通过副边对地的

就很难通过屏蔽的方式来达到

而且副边导体它的对地的电容都比较大

因为负载它的体积比较大

它的对地电容比较大

那比如说我们的这个

笔记本电脑的电源适配器

我们整个笔记本电脑

就是副边的一个对地电容的一个载体

那么它的体积很大

如果是触摸屏的话

那么触摸屏本身

如果我手人去触摸这个屏幕

那么人的手指就会造成对地电容的变化

所以呢它的对地电容是很大的

那么大部分噪声呢

就通过变压器的副边传到地里去了

这是共模噪声的一个特点

这一节就我们简单的讲到这里

现在我们介绍第五小节

共模传导电磁干扰噪声的分析

共模噪声它主要是通过

电位的跳变的点的对地分布电容造成的

也就是说共模噪声 i=Cdu/dt

只要开关电源里面

某些点的电位在跳动

那么它就通过这个电位点对地的分布电容

形成了共模电流

那么这张图呢我们就能看到

实际上很多地方有这个对地电容

第一个散热片

如果我们散热片是接到机壳

或者接到大地的话

那么开关对散热片的电容叫做 Ch

那么由于这一点是电位跳变点

这个红色的这一点是电位跳变点

所以呢它就会形成一个共模电流

经过散热片到大地去

那么大地呢就通过 LISN 的地

到我的 50 欧阻抗上面来

这是第一条路

那么第二条路呢

就是通过绕组跟磁芯之间的电容

我们叫做 Cc

那么它呢如果我磁芯是接地的

接大地的话

那么它呢也会形成一个共模噪声的通道

通过磁芯到地里去

第三条路呢

就是通过电位跳变点或者说原边绕组

跟副边绕组之间的分布电容

叫做 Cps 形成了一个共模噪声

它的噪声通过副边绕组

然后通过副边接地

或者通过一个电容接地

Cg 到达大地去

然后呢同样形成了一个共模噪声

那么这三路噪声

都会通过我的 LISN 的阻抗

就表现出这个噪声的频谱来

那么如果画它的一个等效电路图呢

很简单 它的噪声源就是 V(t)

其中有三条路

一条路是磁芯的

一条路是散热片的

一条路是通过副边走的

那么它就两个就并联到

25 殴的阻抗上面来

因为 50 欧 跟 50 欧两个是并联的

那就形成了一个噪声电平

那么我们再来看一看

我们可以通过将导体

接静点来旁路对地的共模噪声

这什么意思呢

如果我们的散热器

我们是把它短路掉

散热器把它直接接到原边的静点

而不是接到大地的点

那么这时候呢它的噪声就不经过大地了

是直接从这条路上回到原边的静点

那就不会表现为共模噪声

也就是说这个噪声

它就不会经过我的 LISN

同样如果磁芯也把它接到

我的原边的地 原边的静点

把它通过原边的静点

那么这时候呢

通过磁芯到地的通道也被我阻断了

它这个蓝色条线呢

就在变压器原边绕组上形成回路

所以呢也不经过我的 LISN

那只有变压器的原边跟副边之间的电容

它会经过副边再经过副边的地

回到大地经过我的 LISN

那这样的话呢也就等于说

在我的等效电路里面

就把 Cc 跟 Ch 这两个通道给阻断掉了

通过这两个短路的点

短路把它阻断掉了

那只剩下一个 Cps

那么很多的开关电源呢

我们都需要把散热片接到原边地

或者把磁芯接到原边地

那目的就是为了把这两路噪声

把它屏蔽掉

那只剩下的一个 CPS

也就是说原副边之间的噪声

它就没办法通过接地的方式

把它屏蔽掉了

那么我们再来看看 PFC 电路的

共模噪声的传输路径

那么 PFC 电路它同样有一个电位静点

那么由于这边是加入的母线

所以呢这一点也是电位静点

它是 220 的工频的电压

也是对我高频来说它也是一个静点

这点是静点

那么这一点呢就是动点

因为它连在开关上

那同样如果我把连着开关的这个散热片

把它接到原边静点

那么这条回路的噪声

它也不经过我的 LISN 了

那如果我把磁芯也接到电位的静点去

那么这一点的静点产生的噪声

它也经过这样子在这里形成回路了

它也不回到我的大地去了

但是呢不可能把所有的

对地的电位点都把它屏蔽掉

所以呢它还是会有一部分电流

一部分这个对地电容

表现为 C0

因为有一部分绕组

它并没有被我的铁芯所包住

或者说不能够被完全被

包牢铁芯的那个屏蔽体所包围

所以呢就表现出一个 C0 的这样一个电容

那么它等效电路呢也变得很简单

它主要是一个噪声源的电压

也就是我开关两端电压 Vds

和它们这一点的对地电容

那这个呢开关源 噪声源它很简单

它就是一个开关两端电压

但是呢它的复杂在哪里呢

它的复杂在对地电容上

由于对地电容是一种分布电容

所以呢你无法确定

它这个噪声的分布电容的途径到底在哪里

那么这就是我们讲

共模噪声比较难解决的一个问题

我们再来看看 LLC 电路的共模噪声路径

同样我们看它的电位静点

这条是母线

所以呢这边是电位的静点

那么对原边来说呢这里是开关

那么这个电位呢再跳变在变化

所以这一点呢就是原边的动点

那么这一点的对地电容

它就会形成一个共模噪声

那我这里没把它画出来

实际上根据前面两个图

大家已经很清楚了

那我们来看副边

那么对于一个全波整流电路

也就是说副边

是有一个中间抽头的变压器

那么由于中间抽头

它是连到我的母线上的

所以呢这一个点是电位的静点

那么上面这一点跟下面这一点

就是电位的动点

但是呢这两点的电位

它们两个是互补的

也就说你是正的我是负的

两个的频率一样

只是相位呢相差个180度

这就是全波整流的一个特点

那么由于上下两个电位

相差180度

它就天然地存在着一个

噪声抵消的一个激励

中间这个是零电位 电位是静电

上面是正下面是负

那么它们呢就会存在一个天然的抵消

但是呢原边的动点呢它就没办法抵消

这一点是原边的电位动点

这一点呢也是原边的电位动点

因为这是一个谐振电路

这一点电位也在变化

那么对于全桥整流

它由于副边没有抽头

所以呢只能在母线上存在着电位的静点

这点呢把它看成静点的话

那么变压器副边的两端它都是动点

而且呢相对于这个静点来说

它的电位并不存在的这样的一个对称性

那么这就是 LLC 电路的

共模噪声的一个特点

那看你是全波整流还是这个全桥整流

这两个不一样

总的来说共模噪声

它的基本机理很简单

就是电位跳变点

对地的分布电容构成的

那么原边的很多噪声

我可以通过屏蔽通过把散热片接地

通过把磁芯接地等等这些措施把它屏蔽掉

但是呢通过副边对地的

就很难通过屏蔽的方式来达到

而且副边导体它的对地的电容都比较大

因为负载它的体积比较大

它的对地电容比较大

那比如说我们的这个

笔记本电脑的电源适配器

我们整个笔记本电脑

就是副边的一个对地电容的一个载体

那么它的体积很大

如果是触摸屏的话

那么触摸屏本身

如果我手人去触摸这个屏幕

那么人的手指就会造成对地电容的变化

所以呢它的对地电容是很大的

那么大部分噪声呢

就通过变压器的副边传到地里去了

这是共模噪声的一个特点

这一节就我们简单的讲到这里