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1.FLYBACK的EMC特性

FLYBACK（反激變換器）的開(kāi)關(guān)功率管在開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)刻形成的電壓震蕩尖峰和電流震蕩尖峰是開(kāi)關(guān)電源中的主要干擾源，對(duì)開(kāi)關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾起著決定性的作用，本文對(duì)CCM條件下的開(kāi)關(guān)尖峰形成過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。

2.FLYBACK的基本工作原理

(資料圖片僅供參考)

（1）在MOSFET管開(kāi)通時(shí)，輸入電壓對(duì)變壓器原邊充電而副邊DIODE承受反向電壓截止；

（2）在MOSFET管關(guān)斷時(shí)，原邊儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到副邊使DIODE承受正向壓降開(kāi)始導(dǎo)通，向輸出負(fù)載提供能量；

（3）在開(kāi)關(guān)功率管開(kāi)通和關(guān)斷瞬間，會(huì)產(chǎn)生變化率非常高的dv/dt和di/dt，不僅會(huì)對(duì)管子的耐壓耐流要求高，而且會(huì)產(chǎn)生頻譜很寬（開(kāi)關(guān)電源的干擾頻譜一般在200 MHz以下）的電磁干；

（4）實(shí)際的反激變換器的功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)波形的影響因素比較復(fù)雜，不僅受自身寄生參數(shù)的影響，還會(huì)受外界的干擾；

3.FLYBACK在CCM下開(kāi)關(guān)過(guò)程分析

下面主要在其自身寄生參數(shù)的影響下來(lái)分析干擾波形的成因。

3.1 FLYBACK電路寄生參數(shù)特性

FLYBACK實(shí)際工作波形受PCB寄生電感、變壓器的漏感、變壓器的寄生電容、器件自身的寄生參數(shù)等因素的影響。

圖3-1表示了FLYBACK寄生參數(shù)的示意圖。其中Cin和Co為輸入輸出電容，Lk為變壓器漏感和原邊側(cè)PCB走線的寄生電感，Cp和Cs分別為變壓器原副邊繞組的寄生電容，Cm和Cd為開(kāi)關(guān)管的寄生電容，Lo為副邊PCB走線和副邊等效漏感的寄生電感。

圖3-1 反激變換器寄生參數(shù)

3.2 MOS管在CCM下的關(guān)斷過(guò)程分析

3.2.1 CCM模式下初始狀態(tài)

STEP1：T0前MOSFET管處于導(dǎo)通狀態(tài)，DIODE處于截止?fàn)顟B(tài)；

STEP2：T0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，使MOSFET由關(guān)斷進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)；

注：圖3-2為T0時(shí)刻MOSFET管開(kāi)始關(guān)斷到截止過(guò)程示意圖，圖中Rm為MOSFET的導(dǎo)通電阻，Rd為DIODE的導(dǎo)通電阻。

圖3-2 MOSFET在T0時(shí)刻由關(guān)斷到截止過(guò)程示意圖-T0前時(shí)刻

圖3-2 MOSFET在T0時(shí)刻由關(guān)斷到截止過(guò)程示意圖-T0關(guān)斷時(shí)刻

圖3-2 MOSFET在T0時(shí)刻由關(guān)斷到截止過(guò)程示意圖-T0后截止時(shí)刻

3.2.2 MOSFET的關(guān)斷到截止過(guò)程

STEP1：當(dāng)T0前時(shí)刻，輸入端對(duì)Lk、Cp、Cin進(jìn)行充電；

STEP2：當(dāng)T0關(guān)斷時(shí)刻，Lk、Cp、Cin要進(jìn)行能量釋放，在輸入環(huán)路與Cm等形成LC強(qiáng)烈的震蕩電壓與震蕩電流，疊加在MOSFET的電壓和電流波形上，形成較大的電壓尖峰震蕩和較大的電流尖峰震蕩，這就是我們?cè)趯?shí)際波形測(cè)試時(shí)，MOSFET管出現(xiàn)關(guān)斷時(shí)刻電壓尖峰震蕩和電流尖峰震蕩的原因；

STEP3：截止時(shí)刻時(shí)，Lk、Cp能量釋放為零，MOSFET管完全截止；

3.2.3 DIODE的開(kāi)通到導(dǎo)通過(guò)程

由于FLYBACK的特點(diǎn)，DIODE與MOSFET在T0時(shí)刻的過(guò)程相反。

STEP1：當(dāng)T0前時(shí)刻，DIODE處于截止?fàn)顟B(tài)，并對(duì)Cs充電；

STEP2：T0時(shí)刻DIODE開(kāi)始導(dǎo)通，Cs開(kāi)始放電與Cd、Lo、Co形成LC震蕩回路，但是由于T0前Lo、Cd的能量為零及Cs為pF級(jí)的儲(chǔ)存的能量少，使得LC回路形成很小的電壓尖峰震蕩和電流尖峰震蕩，當(dāng)這就是我們觀測(cè)DIODE的電壓和電流時(shí)在開(kāi)通時(shí)刻有比較小的電壓和電流尖峰震蕩的原因；

STEP3：MOSFET完全截止時(shí)，DIODE完全導(dǎo)通時(shí)，并對(duì)Cd、Lo、Co、Cs進(jìn)行充電。

3.3 MOS管在CCM下的開(kāi)通過(guò)程分析

3.3.1 CCM模式下初始狀態(tài)

STEP1：T1前MOSFET管處于截止?fàn)顟B(tài)，DIODE處于導(dǎo)通狀態(tài)；

STEP2：T1時(shí)刻驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平，使MOSFET由開(kāi)通進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，圖3-3為T1時(shí)刻MOSFET管從開(kāi)通到導(dǎo)通過(guò)程示意圖；

MOSFET在T1時(shí)刻由開(kāi)通到導(dǎo)通過(guò)程示意圖-T1前時(shí)刻

3.3.2 MOSFET的開(kāi)通到導(dǎo)通過(guò)程

MOSFET的開(kāi)通到導(dǎo)通的時(shí)刻正是DIODE由關(guān)斷到截止的過(guò)程；

STEP1：當(dāng)T1前時(shí)刻，輸出回路對(duì)Lo、Cs、Co、Cd進(jìn)行充電；

STEP2：當(dāng)T1開(kāi)通時(shí)刻，Lo、Cs、Co、Lo要進(jìn)行能量釋放，在輸出環(huán)路形成LC強(qiáng)烈的震蕩電壓與震蕩電流，疊加在DIODE的電壓和電流波形上，形成較大的電壓尖峰震蕩和較大的電流尖峰震蕩，這就是我們?cè)趯?shí)際波形測(cè)試時(shí)，DIODE管出現(xiàn)關(guān)斷時(shí)刻電壓尖峰震蕩和電流尖峰震蕩的原因；

STEP3：導(dǎo)通時(shí)刻時(shí)，Cs、Lo能量釋放為零，DIODE管完全截止。

3.3.3 DIODE的關(guān)斷到截止過(guò)程

由于FLYBACK的特點(diǎn)，DIODE與MOSFET在T1時(shí)刻的過(guò)程相反；

STEP1：當(dāng)T1前時(shí)刻，MOSFET處于截止?fàn)顟B(tài)，并對(duì)Cp充電；

STEP2：T1時(shí)刻MOSFET開(kāi)始導(dǎo)通，Cp開(kāi)始放電與Cin、Lk、Cm形成LC震蕩回路，但是由于T1前Lk、Cm的能量為零及Cp為p F級(jí)的儲(chǔ)存的能量少，使得LC回路形成很小的電壓尖峰震蕩和電流尖峰震蕩，當(dāng)這就是我們觀測(cè)MOSFET管的電壓和電流時(shí)在開(kāi)通時(shí)刻有比較小的電壓和電流尖峰震蕩的原因；

STEP3：MOSFET完全導(dǎo)通時(shí)，就是DIODE完全截止時(shí)，并對(duì)Cin、Lk、Cm、Cp進(jìn)行充電；

4.思考與啟示

（1）FLYBACK的噪聲源為功率管開(kāi)關(guān)形成的dV/dt和di/dt；

（2）功率回路的寄生參數(shù)是形成開(kāi)通和關(guān)斷尖峰的主要原因，設(shè)計(jì)端要盡量規(guī)避，減小寄生參數(shù)；

（3）分析開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程，能夠更好的進(jìn)行理解噪聲源特征；