[发明专利]反激式开关电源变压器屏蔽绕组的设计方法

说明书

本发明公开了一种反激式开关电源变压器屏蔽绕组的设计方法，包括：(1)选定变压器并确定变压器屏蔽绕组的连接方式，测定变压器的结构尺寸；(2)设置屏蔽绕组的绕组匝数为固定值，利用仿真软件得到不同屏蔽绕组匝数下，变压器各绕组之间的结构电容；(3)计算在不同屏蔽绕组匝数下，变压器中的共模电流等效系数，并绘制共模电流等效系数与屏蔽绕组匝数的函数关系特征曲线；(4)根据绘制出的特征曲线求得共模电流等效系数最小时的屏蔽绕组匝数，即为抑制变压器共模电流的最佳屏蔽绕组匝数。与现有共模抑制技术相比，本发明方法装置制作简单、实现成本低、减轻装置整体重量和体积且抑制效果明显等优点。

技术领域

本发明属于变压器设计技术领域，具体涉及一种反激式开关电源变压器屏蔽绕组的设计方法。

背景技术

反激式开关电源由于具有隔离功能，广泛应用于通信、服务系统和小功率电子设备中。这些设备都需要满足相关的EMC标准，因此开关电源产品设计中往往有一定的EMI滤波措施。而伴随着开关器件越来越好的开关特性，高的dv/dt和di/dt带来严重的EMI问题，这些严重的EMI问题一方面会使电源产品难以达到相关EMC标准，另一方面即使达到相关EMC标准，有时也会在较敏感的负载侧形成共模噪声，对电子负载造成严重干扰。

现有技术下的通常做法是采用共模滤波器对共模干扰进行抑制，为了达到标准，设计的共模滤波器往往十分笨重，增加了装置整体的重量和体积；也有采用引入屏蔽层的方法对共模噪声进行削减，这种做法相较于共模滤波器有改进，抑制效果也不错，但是在实际变压器制作中不够方便，且屏蔽层的选择涉及的变量过多，制作精度无法保证。

而采用绕组屏蔽的方式进行共模噪声抑制，在保证抑制精度的同时，方便了实际生产中的制作，如图1(a)所示为无屏蔽绕组引入时的变压器共模电流传输路径，图1(b)所示为引入绕组屏蔽时的共模电流传输路径。反激式开关电源的共模干扰源包括原边MOSFET和副边二极管，由于二者产生的共模电流方向相反，设计合适的屏蔽绕组可以抵消变压器中的共模电流，从而在不增加滤波器体积和重量的情况下降低共模噪声的水平。

实际设计中，在不改变变压器的原副边的条件下引入屏蔽绕组，且为了实现最好的共模噪声抑制效果，只需要调整屏蔽绕组的匝数，操作简单易行。但是现阶段的设计往往是根据经验，反复绕制测试得到预期的目标，缺少实现正向定量设计的解决方案。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种反激式开关电源变压器屏蔽绕组的设计方法，该方法不会增加滤波器设计的负担，整个设计过程采用仿真和计算，不会增加额外的成本。

一种反激式开关电源变压器屏蔽绕组的设计方法，包括如下步骤：

(1)为反激式开关电源选定变压器并确定变压器屏蔽绕组的连接方式，进而测定除屏蔽绕组层匝数N_sh外的其他变压器结构参数；

(2)对于变压器中任一对相邻原副边绕组层，利用仿真软件计算出不同屏蔽绕组层匝数N_sh下该相邻原副边绕组层之间的结构电容以及其中屏蔽绕组层与副边绕组层之间的结构电容；

(3)根据仿真得到的上述结构电容，计算出不同屏蔽绕组层匝数N_sh下变压器的共模电流等效系数C_k(total)，进而绘制出各屏蔽绕组层匝数与共模电流等效系数C_k(total)的特征关系曲线；