[发明专利]一种基于Boost电感的辅助绕组型共模传导电磁干扰反向抵消电路

说明书

本发明提出了一种基于Boost电感的辅助绕组型共模传导电磁干扰反向抵消电路，可应用于Boost变换器。本发明基于Boost变换器内部功率MOS的漏源电压v_DS是其传导电磁干扰噪声源的认识，通过与功率电感耦合的辅助绕组构建与v_DS波形形状相同，幅值成比例的补偿电压v_comp，通过两个补偿电容C_comp1与C_comp2注入补偿电流，反向抵消变换器内的共模传导电磁干扰。本发明在功率电感与辅助绕组理想耦合的条件下，可完全抵消变换器内的共模传导电磁干扰；在功率电感与辅助绕组非理想耦合的条件下，可在150kHz‑5MHz的频率范围内提供超过20dB，最大40dB的幅值衰减。本发明仅使用三个无源器件，具有结构简单，体积小，成本低，易集成的优点。

技术领域

本发明涉及开关电源传导电磁干扰的建模与抑制领域，特别涉及一种基于Boost电感的辅助绕组型共模传导电磁干扰反向抵消电路。

背景技术

电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)是指电子设备或系统在运行中对其所处的电磁环境产生的电磁干扰噪声的幅度。过大的电磁干扰会对处于同一空间的其它电气设备造成影响，甚至导致其无法正常工作。为了减少各类电子设备电磁干扰对其它设备的干扰，各国家及地区相继推出了针对不同电子产品的电磁兼容强制标准。另一方面，不断攀升的开关频率与越发紧凑的PCB布局，使得开关电源中的传导电磁干扰愈发严重。传导电磁干扰的抑制成为亟待解决的问题。

随着学术界对电磁干扰产生机理的研究不断深入，各种传导电磁干扰的抑制方法相继被提出。大体上可以分为两个大类：1)在噪声产生后进行降噪；2)在噪声产生阶段进行降噪。

在噪声产生后进行降噪，即滤波，是目前电力电子工业领域中最为常用的方法。主流的滤波方案分为无源EMI滤波和有源EMI滤波(Active EMI Filter,AEF)。无源EMI滤波主要采用电感与电容等无源元件构成的低通滤波器来抑制EMI噪声。无源EMI滤波器体积大，甚至可占据30％的变换器面积，对产品的高功率密度设计不利；有源EMI滤波器利用运放或三极管等有源器件构建对EMI噪声的前馈/反馈电路，体积极小，但受制于带宽要求，成本较高，不利于工业化推广。新兴的数字式有源滤波器同样存在着类似的问题。

在噪声产生阶段进行降噪主要通过三种途径实现：1)选择或设计适当的元件，或更好的PCB布局来实现；2)更好的开关调制方案；3)软开关技术。但目前的研究不足，尚未形成完备的理论体系，也缺少行之有效的评估方法。

本发明提出了一种基于Boost电感的辅助绕组型共模传导电磁干扰反向抵消电路的电路结构，该电路结构简单，相较于无源EMI滤波器，具有体积小，重量轻的优点；该电路仅使用少数无源器件，相较于有源EMI滤波器，具有成本低，易集成的优点。

发明内容

本发明提供了一种基于Boost电感的辅助绕组型共模传导电磁干扰反向抵消电路的电路结构。该电路结构不存在电压采样与反馈，结构简单；仅使用三个无源器件，成本低廉，易于实现，且体积极小。