【经验】电源适配器传导设计之差模噪声的产生与解决措施分析

时间： 2021-09-22 来源：韬略科技

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

一、传导干扰概念

传导干扰主要评估输入和输出线上流过的干扰噪声，测试的方法见图1所示。待测试的设备EUT通过阻抗匹配网络LISN连接到干净的交流电源上。

图1: LISN 及EUT测试

（一）LISN的作用如下：

1.隔离待测试设备EUT和交流输入电源，滤除由输入电源线引入的噪声及干扰。

2.EUT产生的干扰噪声依次通过LISN内部的高通滤波器和50 Ω电阻，在50 Ω电阻上得到相应的信号值送到接收机进行分析。

（二）测试原理分析：

传导干扰来源于差模电流噪声和共模电流噪声，这两种类型的噪声干扰如下图所示：

图2: 差模电流和共模电流

1.差模电流在两根输入电源线间反方向流动，两者相互构成电流回路，即一根作为差模电流的源线，一根作为差模电流的回线。

2.共模电流在两根输入电源线上同方向流动，它们分别与大地构成电流回路，即同时作为共模电流的源线或回线。

二、差模噪声产生原因及解决措施

差模电流噪声主要由功率开关器件的高频开关电流产生。

1.产生原因1：功率器件开通

在功率器件开通瞬间存在电流的尖峰，图3所示。

图3: 开通电流尖峰

开通电流尖峰由三部分组成：

（1）变压器初级绕组的层间电容充电电流。

（2）MOSFET漏源极电容的放电电流。

（3）工作在CCM模式的输出二极管的反向恢复电流。

开通电流尖峰不能通过输入滤波的直流电解电容旁路，因为输入滤波的直流电解电容有等效的串联电感ESL和电阻ESR，这样产生的差模电流在电源的两根输入线间流动。

图 4: 功率器件开通瞬间的差模电流

功率器件开通瞬间形成的差模电流为IDM 为：

对于变压器而言，初级绕组两端所加的电压高，初级绕组的层数少，层间的电容越少，然而在很多应用中由于骨架窗口宽度的限制并为了保证合适的饱和电流，初级绕组通常用多层结构。本设计针对四层的初级绕组结构进行讨论。

图5: 开关管开通时初级绕组层间电流流动方向

对于常规的四层初级绕组结构，在开关管开通和关断的过程中，层间的电流向同一个方向流动。在图5中，在开关管开通时，源极接到初级的地，B点电压为0，A点电压为Vin，基于电压的变化方向，初级绕组层间电容中电流流动方向向下，累积形成的差模电流值大。

2.产生原因2：功率器件关断

在功率器件关断瞬间，MOSFET漏源极电容的充电，变压器初级绕组的层间电容放电，这两部分电流也会形成差模电流，如图6所示。

图6: 功率器件关断瞬间的差模电流

功率器件关断瞬间形成的差模电流IDM 为：

图7: 开关管关断时初级绕组层间电流流动方向

同样，基于电压的变化方向，初级绕组层间电容中的电流流动方向向上，累积形成的差模电流值大。

3.产生原因3：功率开关工作于开关状态

开关电流（开关频率）的高次谐波也会因为输入滤波的直流电解电容的ESL和ESR形成差模电流。

图8: 开关电流形成的差模电流

差模电流可以通过差模滤波器滤除，差模滤波器为由电感和电容组成的二阶低通滤波器。从PCB设计而言，尽量减小高的di/dt的环路并采用宽的布线有利于减小差模干扰。

由于滤波器的电感有杂散的电容，对于高频的干扰噪声可以由杂散电容旁路，使滤波器不能起到有效的作用。用几个电解电容并联可以减小ESL和 ESR，在小功率的充电器中由于成本的压力不会用X电容，因此在交流整流后要加一级LC滤波器，图9所示。

图9: DM滤波器

如果对变压器的结构进行改进，如图10和11所示，通过补偿的方式可以减小差模电流。注意：初级绕组的热点应该埋在变压器的最内层，外层的绕组起到屏蔽的作用。

同样的基于电压的变化方向，可以得到初级绕组层间电容的电流流动的方向，由图 10 和 11 所示可以看到，部分的层间电流由于方向相反可以相互的抵消，从而得到补偿。

图10: 新结构开关管开通时初级绕组层间电流流动方向

图11: 新结构开关管关断时初级绕组层间电流流动方向

对于电源适配器的传导发射，本文分析差模噪声产生原因及解决方向，希望对于大家设计和整改有所帮忙，设计提前考虑，解决起来才能事半功倍。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由董慧转载自韬略科技，原文标题为:电源适配器传导设计之差模噪声，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】电源适配器的辐射发射分析及解决方法

电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由外壳、变压器、电感、电容、控制IC、PCB板等元器件组成，它的工作原理由交流输入转换为直流输出；按连接方式可分为插墙式和桌面式。适配器本质上就是一个开关电源，因此EMC问题也越来越受到大家关注，接下来重点分析辐射干扰产生的原因和处理措施。

设计经验发布时间 : 2021-06-16

【经验】电源适配器的EMC问题分析及解决方法

本篇将谈谈电源适配器的EMC问题分析及解决方法，电源适配器（Power adapter）是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由外壳、变压器、电感、电容、控制IC、PCB板等元器件组成，它的工作原理由交流输入转换为直流输出；按连接方式可分为插墙式和桌面式。

设计经验发布时间 : 2021-06-13

【经验】九大避免EMC故障的正确设计规范解析

避免失败的EMC合规性测试仅涉及在设计和制造过程中使用基本设计规则。为避免代价高昂的EMC测试失败，韬略科技列出了设计未通过EMC测试的一些最常见原因，为什么会出现这些失败以及如何通过适当的设计实践来避免它们。

设计经验发布时间 : 2021-07-14

全球首款120W PD快充电源专用SiC二极管应用案例分享

PD快充电源适配器有广阔的市场机会，目前Vivo, Huawei, Oppo, Xiaomi主推标准品是18W-45W ；未来市场主流将会是65W , 80W, 90W, 100W , 120W 甚至200W，有 3-4 路输出 (PD ,+ type C, + type C)的产品。

行业资讯发布时间 : 2021-08-11

【选型】韬略科技（TOP-FLIGHT）展频IC、叠层共模/绕线共模/大电流共模/BDL滤波器、ESD、高分子材料、TVS、晶体闸流管、一体成型功率电感选型指南

目录- 公司简介时钟展频IC BDL EMI 滤波器大电流共模滤波器 EMI+ESD 复合器件叠层共模滤波器/绕线共模滤波器大功率TVS 高分子聚合物静电抑制器先进陶瓷静电抑制器 TVS管/晶体闸流管一体成型功率电感和EMC测试项目各国电子产品认证要求

型号- TEPC0R2V05B1X,0.2KP-SMF,TLDCM7035-2-501TF,TMMPL111004,TF2010A4X SERIES,5KP-SMC,TESC3R0V05B1X,TF0806A2X430MT,TLCML2012-2-121,TEVD12R0V24B1X,TSSBXXXB1X,TEVC1R0V05B1X,TESD500R0V05B1X,3128,TEVA0R4V05D4X,TLDCM1513-2-301TF,TESB3R0V24B1X,1108,TSSCXXXB1X,TF2010A4X,5KP-SMC SERIES,TSMAXXXB1X SERIES,TF2010A4X900MT,0.4KP-SMA SERIES,TEVD300R0V05D1X,TLCML2012-2-900,6.6KP SERIES,TF2010A4X121MT,10KP SERIES,TEPC0R2V12B1X,TEVC3R0V05B1X,5KP,TEVC25R0V05B1X,TSSDXXXB1X SERIES,TSSBXXXB1X SERIES,TEVG15R0V24B2X,TF2010A4X201MT,TEVC10R0V3B1X,TF0806A2X670MT,TEPB0R2V05B1X,TESC0R15V05B1,6.6KP,TEF0806A2X900MT,TF0806A2X900MT,TF1210A2X900MT,TF2010A4X670MT,TEF1210A2X900MT,TEPB0R2V12B1X,TEPC0R2V09B1X,2501,TEF2012A4X101MT,TEVB20R0V12B1X,TF0806A2X,TEVD0R6V05B1X,TLCML2012-2-201,8KP,15KP SERIES,15KP,TEVH0R6V05D2X,TEVJ0R4V05D4X,TMMPI040402,TMMPL131205,TESC3R0V24B1X,0.2KP-SMF SERIES,TF1210A2X650MT,TSSDXXXB1X,TEF1210A2X500MT,0.4KP-SMA,TSMAXXXB1X,0.6KP-SMB SERIES,TEVG0R6V05D2X,5228,TF0806A2X SERIES,1.5KP-SMC SERIES,TLDCM4745-2-102TF,TEVB10R0V3B1X,1.5KP-SMC,TEVB25R0V05B1X,5KP SERIES,8KP SERIES,10KP,TESD400R0V14B1X,TEVD22R0V15B1X,TEPC0R05V24B1X,TMMPI050502,TEVD0R7V05D4X,TEPB0R2V09B1X,TEVB0R5V05B1X,TGMPL020201,TLCML2012-2-371,TEVP0R4V05D2X,TF2010A4X161MT,0.6KP-SMB,TEVB3R0V05B1X,TLCML4532-2-601,TEVD0R6V3B1X,TSSCXXXB1X SERIES,TEVD1R5V05B1X,TGMPI020101,TLDCM1211-2-701TF,TLCML4532-2-282,TEVC15R0V12D1X,TEF1210A2X350MT,TF1210A2X350MT,TESB3R0V05B1X,TMMPI070603

选型指南 - 韬略科技 PDF 中文下载

韬略科技成立于2007年，专注于EMC电磁兼容领域，核心产品为SSC技术+特殊定制+EMC元器件，是EPSON、Johanson的战略合作伙伴，且与国内外100多家权威EMC检测机构建立合作关系，可为数码、车载、安防等领域提供专业的EMC解决方案。世强是韬略科技官方授权一级代理商，代理旗下滤波器、TVS、ESD等产品，库存丰富，正品保证。

展频IC BDL滤波器 TVS管浪涌防护信号滤波器磁珠电感

授权代理商 - 深圳市世强元件网络有限公司线上商城技术资料

展开

探索校企合作模式，深化产教融合，西安科技大学副校长黄英维等一行莅临深圳市韬略科技有限公司走访

近日，西安科技大学与深圳市韬略科技有限公司携手开展“访企拓岗促就业校企融合谋发展培育新质生产力”系列活动，旨在深化校企合作，促进人才培养与产业发展的紧密对接，共同培育具备创新能力和实践精神的新时代人才。

厂牌及品类发布时间 : 2024-06-22

【应用】韬略科技BDL滤波器用于直流电机，显著抑制电机辐射噪声

本文主要介绍韬略科技新型BDL滤波器在直流电机上的应用，除了对抑制电机辐射噪声有显著效果外，也能应用于如IC信号线，电源线，和差分信号线上。其新型且独特的电理特性，相较于普通电容会有更好的EMC效果。

应用方案发布时间 : 2021-05-08

【应用】高精度PWM控制电路集成芯片GC2263在电源适配器上的应用

在电源适配器电路中，需要选用一款性能优异的PWM控制芯片。上海国芯生产的GC2263是一款高精度 PWM 控制电路集成芯片，非常适合在电源适配器的电路中使用。

应用方案发布时间 : 2019-07-25

爱普生硬核产品+韬略科技EMC设计经验分享，一场关于EMC的技术盛宴

EPSON展频晶振SG-9101系列是一种通过调整时钟频率降低EMI电磁干扰的可编程晶振，频率可编程范围0.67MHz~170MHz（每步1ppm），扩展频率范围±0.25%~±4%。SG-9101新品提供更宽广的操作温度范围，及降低50%的消耗电流，SG-9101使用时可选购搭配现有的SG-Writer II专用刻录器，即可自行定义SG-9101可降低电磁干扰（EMI）展频晶体振荡器的中心频率。

设计经验发布时间 : 2024-05-11