(4)工作模式Ⅱ的EMI 等效电路推导
4-A:工作模式Ⅱ-Ⅰ的等效电路
在工作模式Ⅱ中,当D1-D4 都截止时,在LISN 上没有传导EMI 噪声,由下面的测试EMI 的等效电路可知,因没有噪声路径,故不会产生传导EMI 噪声。这种工作模式也可称为工作模式Ⅱ-Ⅰ。
4-B:工作模式Ⅱ-Ⅱ的等效电路
在工作模式Ⅱ中,会出现D1-D4 中的一个二极管导通,其他三个二极管截止的情况,在这种情况下的EMI 等效电路与二极管全部截止时的等效电路不同,与工作模式Ⅰ中的EMI 等效电路不同,这种情况称为Ⅱ-Ⅱ(非固有差模噪声)。
原因:在开关电压变化时,会出现一个瞬间的电容充放电电流,此电流经Cpq、大地和LISN 中的一条支路,在电流最大值不能使整流桥中的一个二极管开通时,其情况就同前面所介绍的,整流桥中的四个二极管均截止,不会产生噪声;
当此电流使整流桥中的一个二极管导通(如0<VAB<VCD时的二极管D1),则其他二极管都会因反偏而截止,本来当这个电流减小到零后,二极管D1 应当截止,当由于整流桥中的二极管是非常慢速的,它无法在开关周期内被关断,所以便导致这个二极管在0<VAB<VCD一直导通;这样整流桥虽然不工作,但有一个二极管是导通的。
下面分析在整流桥不工作但有一个二极管导通时(假定D1 导通)的EMI 等效电路。
4-B-1:工作模式Ⅱ-Ⅱ在有LISN 时的等效受控源平均电路(直流等效)
4-B-2:工作模式Ⅱ-Ⅱ在有LISN 时的等效受控源EMI 电路(交流等效)
4-C-1:工作模式Ⅱ-Ⅱ在原边MOSFET 交流电压分量单独作用下的EMI 等效电路
上述等效电路中红色虚线表示共模回路,无差模回路。但是只有电阻R1 有噪声,可以实际理解为差模噪声。
工作模式Ⅱ-Ⅱ在原边MOSFET 交流电压分量单独作用下的EMI 最终等效电路
根据前面的分析,单一元件进行作用时差模回路和共模回路的路径,可以得出:
当有EMI 滤波器时,这个噪声中的差模噪声可以被转化为共模噪声,如4-C-1工作模式中的等效电路,加入差模电容Cx。
4-C-1:工作模式Ⅱ-Ⅱ在原边MOSFET 交流电压分量单独作用下的EMI 等效电路
由于EMI 滤波器中的差模电容Cx,可使模式Ⅱ-Ⅱ中的差模噪声转化为共模噪声。
4-C-2:工作模式Ⅱ-Ⅱ在副边二极管交流分量单独作用下的EMI 等效电路
故在工作模式Ⅱ-Ⅱ副边二极管对共模噪声和差模噪声均没有影响。
讨论:
---工作模式Ⅰ与工作模式Ⅱ下的传导EMI 是不同的;
---如在工作模式Ⅱ中的四个二极管均截止,则工作模式因无噪声路径而不产生任何传导EMI;
---如在工作模式Ⅱ中有一个二极管导通,其他三个二极管截止,则工作模式Ⅱ的共模EMI 噪声与工作模式Ⅰ基本相同,而工作模式Ⅱ的差模噪声有可能大于工作模式Ⅰ的差模噪声,也有可能小于工作模式Ⅰ的差模噪声,原因是工作模式Ⅱ在一个二极管导通时有一种非固有的差模噪声存在;
---非固有差模噪声可有通过输入EMI 滤波器中的X 电容,把其转变成对称共模噪声而完全消除;
---上面的EMI 等效电路,仅仅是EMI 低频段的理想等效电路;
---实际的EMI 等效电路,还要考虑变压器的寄生参数、PCB Layout 的引线电感等等;
---如考虑变压器的层间电容时,在其原副边间可以用一个电容参数,此时副边二极管电流分量就会在EMI 负载上产生共模噪声,由于涉及EMI 滤波器参数时,只需考虑低频段的等效电路,故可将这一因素忽略。但对实际高频段的EMI共模噪声进行分析时,则还要考虑副边二极管交流分量通过变压器层间电容对共模噪声的影响。
(5)反激变换器在AC 输入下的EMI 等效电路总结:
5-1:工作模式Ⅰ的EMI 等效电路
5-2-1:工作模式Ⅱ-I 的EMI 等效电路
当D1-D4 都截止时,在EMI 负载上无任何噪声,所以无EMI 等效电路。
5-2-2:工作模式Ⅱ-Ⅱ的EMI 等效电路
在工作模式Ⅱ-Ⅱ中:在原边MOSFET 电压单独作用时,会有一种非固有差模噪声,但可用EMI 滤波器中的X 电容将其转化为共模噪声。在副边二极管电流单独作用时,因无噪声回路,在EMI 负载上测不到噪声,所以其加X 电容后的EMI等效电容总结为: