CN1411131A - 功率变换器动态节点电位平衡共模emi抑制方法 - Google Patents

功率变换器动态节点电位平衡共模emi抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种功率变换器动态节点电位平衡共模EMI抑制方法。在功率变换器主电路中构造出du/dt大小相等，相位相反，即电位平衡的动态节点对；通过电路的变换在动态电位节点对的各节点利用安装在同一接地散热器的功率开关器件，制造近似相等的各节点对地分布电容。本发明的优点是通过功率变换器内部电路结构的变化，在不增加任何外部电路和器件的情况下就可以减少功率变换器的共模EMI，使得流经散热器到地的共模电流icm大大减小。本发明简单实用，可以应用于现有的一些功率变换器拓扑中，例如Boost电路，Buck电路和Buck－Boost等电路中。

Description

功率变换器动态节点电位平衡共模EMI抑制方法
                        技术领域
本发明涉及功率变换器的共模EMI抑制方法。
                        背景技术
功率变换器传导共模EMI(电磁干扰)的来源主要是电路中电位随时间剧烈改变的电节点在其对地的分布电容中产生位移电流并流过地回路而造成的。以如图1传统的Boost电路为例，箭头所示为共模电流icm的流经的路径。节点n2与MOSFET(图示Q)的漏极d相连，其电位u随MOSFET的通断状态的改变而急剧变化，即该节点n2的du/dt很大。MOSFET的漏极d与其封装的散热金属壳在内部相接，该金属壳再通过绝缘垫片固定在外接散热器上，散热器则接地。因此，MOSFET的漏极d与地之间存在一个大的分布电容Cj1。根据位移电流的公式C*(du/dt)，可见MOSFET漏极d大的du/dt在其大的对地分布电容Cj1上会产生一个大的位移电流Cj1 *(du/dt)，而该位移电流通过散热器的接地线流入地回路中，这就是电路当中的共模EMI，即共模电流icm的来源。
电路中其它节点n1，n3，n4的对地电位虽然也是悬浮的，但节点上电位变化率不大，且对地分布电容也远小于Cj1(节点n3例外，因为二极管D的阴极也是与散热外壳相连的，而且二极管D也要安装在外部散热器上，故Cj2也相当大)，因此其它节点对地的位移电流可以忽略。
                        发明内容
本发明的目的是提供一种功率变换器动态节点电位平衡共模EMI抑制方法，它可以减少功率变换器的共模EMI。
本发明的技术方案如下：
1)在功率变换器主电路中构造出du/dt大小相等，相位相反，即电位平衡的动态节点对；
2)通过电路的变换在动态电位节点对的各节点利用安装在同一接地散热器的功率开关器件，制造近似相等的各节点对地分布电容。
本发明的优点是通过功率变换器内部电路结构的变化，在不增加任何外部电路和器件的情况下就可以减少功率变换器的共模EMI，使得流经散热器到地的共模电流icm大大减小。本发明简单实用，可以应用于现有的一些功率变换器拓扑中，例如Boost电路，Buck电路和Buck-Boost等电路中。
                        附图说明
图1为传统的Bost电路图；
图2是本发明的电路图。
                      具体实施方式
现在本发明以传统的Boost电路的应用为例，首先在功率变换器主电路中构造出du/dt大小相等，相位相反，即电位平衡的动态节点对。将传统Boost电路(图1)中的电感从绕组中间抽头引出，分成两个大小相等的L/2的电感。一个仍然接在节点n1和n2之间，另一个则改接在节点n3和n4之间，如图2所示。节点n2和n4所接到的是电感中间抽头引出所增加的两个端子，而节点n1和n3所接的是电感没有中间抽头时的两个端子。这样，在MOSFET开关瞬态时，节点n4的du/dt与节点n2的du/dt大小一致，方向相反。两个高du/dt动态节点n2和n4在电路内部可以获得动态电位平衡。
其次通过电路的变换在动态电位节点对的各节点利用安装在同一接地散热器的功率开关器件，制造近似相等的各节点对地分布电容。如图2，再将续流二极管D从图1中传统的直流侧上支路移到下支路，二极管D的阴极与节点n4相连。由于MOSFET的漏极和功率二极管D阴极都是与其封装的散热金属部分相连，而在同一个电路中，MOSFET和二极管D的功率等级通常差不多，其封装大小也是一致的。将MOSFET和D安装在一个散热器上，采用相同材料的绝缘垫片，节点n2和n4对地的分布电容Cj1和Cj2将大小趋向一致。显然，节点n2和n4平衡变化的电位在分布电容Cj1和Cj2中产生的位移电流icm1和icm2大小相等，方向相反，互相抵消，使得流经散热器到地的共模电流icm大大减小，电路如图2所示。
对一个应用了该发明的Boost电路的实验表明，采用该技术后的共模EMI平均降低了20dB。

Claims (1)

1.一种功率变换器动态节点电位平衡共模EMI抑制方法，其特征在于：
1)在功率变换器主电路中构造出du/dt大小相等，相位相反，即电位平衡的动态节点对；
2)通过电路的变换在动态电位节点对的各节点利用安装在同一接地散热器的功率开关器件，制造近似相等的各节点对地分布电容。
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