开关电源中开关管及二极管 EMI抑制方法分析

关管的快速开关及二极管的反向恢复所带来的问题。
3.1 并接吸收装置

采取吸收装置是抑制电磁干扰的好办法。吸收电路的基本原理就是开关在断开时为开关提供旁路，吸收蓄积在寄生分布参数中的能量，从而抑制干扰发生。常用的吸收电路有RC、RCD。此类吸收电路的优点就是结构简单、价格便宜、便于实施，所以是常用的抑制电磁干扰的方法。

（1）并接RC电路

在开关管T两端加RC吸收电路,如图3所示。在二次整流回路中的整流二极管D两端加RC吸收电路,如图5所示,抑制浪涌电流。
（2）并接RCD电路
在开关管T 两端加RCD吸收电路,如图4所示。

3.2 串接可饱和磁芯线圈

二次整流回路中,与整流二极管D串接可饱和磁芯的线圈,如图5所示。可饱和磁芯线圈在通过正常电流时磁芯饱和,电感量很小,不会影响电路正常上作。一旦电流要反向时,磁芯线圈将产生很大的反电动势,阻止反向电流的上升。因此，将它与二极管D串联就能有效地抑制二极管D的反向浪涌电流。

3.3 传统准谐振技术

一般来说，可以采用软开关技术来解决开关管的问题，如图6所示。图6给出了开关管工作在软开关条件下的开关轨迹。软开关技术主要减小开关管上的开关损耗，也可以抑制开关管上的电磁干扰。在所有的软开关技术中，准谐振抑制开关管上电磁干扰的效果比较好，所以本文以准谐振技术为例，工字电感器介绍软开关技术抑制EMI。所谓准谐振就是开关管在电压谷底开通，见图7。开关中寄生电感与电容作为谐振元件的一部分，可完全控制开关导通时电流浪涌与断开时电压浪涌的发生。采用这种方式不仅能把开关损耗共模电感器减到很小，而且能降低噪声。谷底开关要求关断时间中储存在中的能量必须在开关开通时释放掉。它的平均损耗为：

由此公式可以看出，减小会导致大大降低，从而减小开关上的应力，提高效率，减小dv/dt，即减小EMI。

3.4 LLC串联谐振技术

图8为LLC串联谐振的拓扑结构。从图中可以看出，两个主开关Ql和Q2构成一个半桥结构，其驱动信号是固定50％占空比的互补信号，电感Ls、电容Cs和变压器的励磁电感Lm构成一个LLC谐振网络。在LLC串联谐振变换器中，由于励磁电感Lm串联在谐振回路中，开关频率可以低于LC的本征谐振频率fs，而只需高于LLC的本征谐振频率fm便可实现主开关的零电压开通。所以，LLC串联谐振可以降低主开关管上的EMI，把电磁辐射干扰(EMI)减至最少。在LLC谐振拓扑中，只要谐振电流还没有下降到零，频率对输出电压的调节趋势就没有变，即随着频率的下降输出电压将继续上升，同时由于谐振电流的存在，半桥上下两个主开关的零电压开通条件就得以保证。因此，LLC谐振变换器的工作频率有一个下限，即Cs与Ls和Lm的串联谐振频率fm。在工作频率范围fm<f<fs内，原边的主开关均工作在零电压开通的条件下，并且不依赖于负载电流的大小。同时，副边的整流二极管工作在断续或临界断续状态下，整流二极管可以零电流条件绕行电感下关断，其反向恢复的问题得以解决，不再有电压尖峰产生。

4 抑制方法对比分析研究

采用并联RC吸收电路和串联可饱和磁芯线圈均为简单常用的方法，主要是抑制高电压和浪涌电流，起到吸收和缓冲作用，其对EMI的抑制效果相环型电感器比准谐振技术与LLC串联谐振技术较差。下面着重对准谐振技术与LLC串联谐振技术进行比较分析。在准谐振中加入RCD缓冲电路，即由二极管，电容器和电阻组成的尖峰电压吸收电路，其主要作用是用来吸收MOSFET功率开关管在关断时产生的上升沿尖峰电压能量，减少尖峰电压幅值，防止功率开关管过电压击穿。但是，这样将会增加损耗，而且由于缓冲电路中采用了二极管，也将增加二极管的反向恢复问题。由上述分析可以看出，准谐振技术主要减小开关管上的开关损耗，也可以抑制开关管上的电磁干扰，但是它不能抑制二极管上的电磁干扰，而且当输入电压增大时，频率提高；当输出负载增大时，频率降低，所以它的抑制效果不是很好，一般不能达到人们所希望的结果。所以如果想得到更好的抑制效果，必须解决二极管上的反向恢复问题，这样抑制效果才能令人们满意。LLC串联谐振拓扑结构比准谐振抑制EMI的效果好。其优点已在上面进行了分析。

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