[发明专利]共模噪声减少设备和方法

说明书

本发明要求2011年8月26日递交的发明名称为“共模噪声减少设备和方法”的第13/219,476号美国非临时申请案的在先申请优先权，第13/219,476号美国非临时申请案要求2010年9月13日递交的发明名称为“用于DC-DC转换器的新颖的EMI减少技术”的第61/382,229号美国临时申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。

技术领域

本发明涉及用于功率转换器的共模噪声减少设备和方法，且更特定来说，涉及用于串并联谐振转换器的共模噪声减少设备和方法。

背景技术

电信网络电力系统通常包含将电力从ac公共事业线路转换到48V dc配电母线的ac-dc级，和将48V dc配电母线转换到多个电压电平以用于所有类型的电信负荷的dc/dc级。常规的ac-dc级可包括多种EMI过滤器、由四个二极管形成的桥式整流器、功率因数校正电路和隔离式dc/dc功率转换器。dc/dc级可包括多个隔离式dc/dc转换器。隔离式dc/dc转换器可使用不同的电力拓扑技术来实施，例如LLC谐振转换器、逆向转换器、正向转换器、半桥转换器、全桥转换器等。在电信网络电力系统中，隔离式dc/dc转换器可产生共模噪声。更特定来说，隔离式dc/dc转换器可包括至少一个一次侧开关以斩断输入dc电压，以便产生越过变压器的一次侧的ac电压。为了实现紧密的解决方案，隔离式dc/dc转换器可在高切换频率，例如1MHz下操作。此高切换频率可产生越过一次侧的高且快的电压摆动。此外，可存在耦合于变压器的一次侧与二次侧之间的多个寄生电容器。高频电压摆动和寄生电容器导致隔离式dc/dc转换器中的共模噪声，因为变压器的寄生电容器为从高频电压摆动得到的共模电流提供低阻抗导电路径。

为了控制来自共模噪声的电磁干扰（EMI）污染，已引入多种国际标准。举例来说，EMI标准EN55022等级B适用于隔离式dc/dc转换器。根据常规技术，可使用共模扼流圈来衰减共模噪声。可将共模扼流圈放置于输入dc电压源与隔离式dc/dc转换器的一次侧切换网络之间。共模扼流圈可使来自输入dc源的dc电流通过，同时阻挡从一次侧切换网络产生的共模电流。然而，有效的共模扼流圈可具有较大的电感值，这可能需要较大且昂贵的线圈。此类较大且昂贵的线圈还可增加隔离式dc/dc转换器的大小，引入额外成本并降低隔离式dc/dc转换器的效率。

发明内容

本发明的优选实施例提供用于在隔离式功率转换器中减少共模噪声的设备和方法，通过这些实施例，总地来说能解决或回避上述和其它问题，且总地来说能实现技术上面的优势。

根据一实施例，一种设备包括共模扼流圈、平衡电感器、第一电容器和第二电容器。共模扼流圈安置于输入dc源与隔离式功率转换器的一次侧网络之间。平衡电感器耦合于隔离式功率转换器的一次绕组的上部端子与输入dc源的负端子之间。第一电容器耦合于隔离式功率转换器的变压器的一次侧的上部端子与变压器的二次侧的上部端子之间。第二电容器耦合于隔离式功率转换器的变压器的一次侧的下部端子与变压器的二次侧的下部端子之间。

根据另一实施例，一种系统包括隔离式功率转换器和平衡阻抗网络。隔离式功率转换器包括耦合到输入dc源的一次侧网络、耦合到一次侧网络的变压器、耦合到变压器的二次侧的整流器，和耦合到整流器的输出过滤器。

平衡阻抗网络包括共模扼流圈、平衡电感器、第一电容器和第二电容器。共模扼流圈安置于输入dc源与隔离式功率转换器的一次侧网络之间。平衡电感器耦合于隔离式功率转换器的变压器的一次侧的上部端子与输入dc源的负端子之间。第一电容器耦合于隔离式功率转换器的变压器的一次侧的上部端子与变压器的二次侧的上部端子之间。第二电容器耦合于隔离式功率转换器的变压器的一次侧的下部端子与变压器的二次侧的下部端子之间。

根据又一实施例，一种方法包括：确定耦合于隔离式功率转换器的变压器的一次侧的上部端子与变压器的二次侧的上部端子之间的第一寄生电容器的第一电容值；确定耦合于隔离式功率转换器的变压器的一次侧的下部端子与变压器的二次侧的下部端子之间的第二寄生电容器的第二电容值；确定耦合于变压器的一次侧与输入dc源之间的共模扼流圈的电感值；以及将平衡电感器耦合于变压器的一次侧的上部端子与输入dc源的负端子之间。平衡电感器的电感值经配置以使得平衡电感器的电感值与共模扼流圈的电感值之间的比率等于第一电容值与第二电容值之间的比率。

本发明的一实施例的优势是减少隔离式功率转换器的共模噪声以便改进隔离式功率转换器的效率、可靠性和成本。