绝缘型反激式转换器电路设计之EMI对策及输出噪声对策

本项就电路上的噪声对策进行说明。开关电源的设计时，必须进行噪声的评估和对策。
 
首先略为重温与噪声相关的术语。
 
・EMI（Electro Magnetic Interference）：电磁干扰

　电波和高频电磁波成为噪声，影响电子设备等，或是会造成影响的电磁波。
　－传导噪声：经由线缆和基板配线传导的噪声
　　> 差模（普通模式）噪声：发生在电源线之间，且传送方向和电流相同的噪声
　　> 共模噪声：透过金属外壳等，穿过游离电容等，回到信号源头的噪声
　－辐射噪声：释放到空气中的噪声
 
・EMS（Electro Magnetic Susceptibility）：电磁抗扰性

指即使受到电磁波的妨碍、干扰（EMI：传导噪声及辐射噪声）也不会出现损坏的能力、耐受度。
 
・EMC（Electro Magnetic Compatibility）：电磁兼容性

EMI＋EMS。辐射（Emission：放出）对策和抗扰性（Immunity：耐性）的兼容对策。
 
EMI从路径来看，分成传导噪声和辐射噪声，传导噪声根据传导方式，又可以再细分成差动模式噪声和共模噪声。粗略概述以掌握此类最基本的知识。
 
EMI对策

开关电源电路的EMI会影响其他电路及，所以必须实施EMI对策。基本上，在大电流开关节点和线路，增加整合阻抗和具备旁路/过滤功能的电容器、电阻/电容器电路。

1) C12、R17：输出整流二极管增加RC缓冲电路

和输入缓冲相同，降低ON/OFF时产生的峰波。关于输入缓冲请参照这里。C12选择500V 1000pF、R17选择10Ω 1W左右。
 
2) C10：一次侧和二次侧间增加Y-电容器

称为Y-电容器（Y-Capacitor）的电容器，增加在一次侧和二次侧的接地之间。对此，经由绝缘变压器的绕组间电容器，是降低一次侧的开关噪声使二次侧产生的共模噪声的代表性方法之一。Y-电容器的额定电压必须和变压器的绝缘耐压同等。电容值选择2200pF左右。
 
3) C11：MOSFET Q1的漏极－源极间增加电容器

为降低起因于高速开关OFF时的浪涌，而在MOSFET的漏极－源极间增加电容器的方法。这也是缓冲电路的一种，但是，会增加损耗，因此必须注意温度上升状况。在这里，使用耐压1kV的10～100pF电容器。
 
上述的部件常量为开始时的参考值。必须先确认噪声造成的影响后再加以调整。
 
输出噪声对策

不用说，开关电源的输出电压上存在着取决于开关频率的纹波，以及高频谐波、电感和电容器所引起的噪声。当这些噪声造成困扰时，可以在输出增加LC滤波器有效解决该困扰。
 
以电感L为10μH、C10为10μF～100μF作为开始时标准值，仔细观察噪声后再加以调整。

以上是主要的噪声对策。不论何种方式，都必须测量噪声、确认噪声对设备造成哪些影响。规划测量环境和装置，是确实测量噪声上不可或缺的。无法定量测量值时，或许可以从设备的S/N等、性能层面，来掌握是否会造成影响。
 
这里提到的对策，属于适用在电源电路构造上的噪声对策。噪声的产生也和基板布局、部件配置、部件性能等有关系。视实际情况而定，将LC滤波器由简单的L型，升级成π型和T型，以及在电路基板上加必须的屏蔽等。
 
此外，视设备的规格而定，还必须符合例如国际无线电干扰特别委员会（CISPR）规范等噪声、设备相关规范。必须遵照规范规格，是最初设计时就必须谨记之要事。
 
本项以“绝缘型反激式转换器电路设计”为主题，作为电路设计的最后说明。接下来将进入“基板布局例”。