[发明专利]一种抑制Buck变换器共模传导干扰的共模电压对消方法及电路

说明书

本发明公开了一种抑制Buck变换器共模传导干扰的共模电压对消方法及电路，所述对消方法为：通过抵消Buck变换器的共模电压，实现抑制其共模传导干扰；所述抵消Buck变换器的共模电压是在输入电源线上加入两个绕组；所述两个绕组与输出滤波电感绕组相耦合。本发明提出了使用共模电压对消方法实现对共模传导的抑制，通过抵消Buck变换器的共模电压，从而抑制其共模传导干扰；本发明通过在输入电源线上加入两个绕组，并将其与输出滤波电感绕组相耦合，实现了抵消Buck变换器的共模电压；本发明实现简单，不需要增加补偿电容，因此避免了补偿电容容差引入的一致性问题，从而使得本发明具有更高的实用性。

技术领域

本发明属于Buck变换器共模传导干扰抑制的技术领域，具体涉及一种抑制Buck变换器共模传导干扰的共模电压对消方法及电路。

背景技术

由于功率器件工作在高频开关状态，因此电力电子变换器中存在电位高频变化的节点。高频变化的电位会在这些节点与保护地之间的寄生电容中产生位移电流，进而引起共模(Common Mode,CM)传导干扰，并通过输入电源线进入电网，影响同一电网中其他设备的正常工作。

为了抑制变换器的共模传导干扰，通常在输入电源和变换器之间加入由共模电感和Y电容构成的共模滤波器。由于Y电容连接在输入电源线与保护地之间，其容值受漏电流限制存在上限值。这样，为了达到所需的衰减要求，共模电感量往往较大。此外，共模电感的绕组流过输入电流。因此，共模电感的体积和重量较大，制约了电源效率和功率密度的提升。

常用的抑制干扰的方法包括共模电流对消方法和共模电压对消方法。

参见图1，共模电流对消方法，其中25Ω电阻为共模干扰等效测试阻抗，C_sum和v_ENS分别是变换器共模干扰模型中的总的寄生电容和等效干扰源。加入的对消支路由补偿电压源v_com和补偿电容C_com构成，当流过补偿支路的电流i_com与变换器产生的共模电流i_n大小相等时，流过LISN等效测试阻抗的电流为零，即抑制了共模传导干扰，此时补偿电压和补偿电容满足：

在图1中，变换器产生的共模电流由加入的并联对消支路来抵消，然而补偿电容存在容差，它会影响共模干扰对消的效果。

参见图2，为共模电压对消方法，在回路中串联一个补偿电压源v_com，当v_com＝v_ENS时，加在25Ω等效测试阻抗两端的电压为零，从而消除了共模干扰。由于该方法直接抵消了变换器的共模电压，因此称之为共模电压对消方法。该方法不需要补偿电容，避免了电容容差引起的一致性问题。

根据图2，建立与等效干扰源v_ENS相等的补偿电压源v_com是实现共模干扰对消的关键。在Buck变换器中，其等效干扰源v_ENS可以表示为如下的形式，即：

v_ENS＝kv_Q (2)

其中，k是电路中相应寄生电容的比值(0k1)，v_Q为开关节点到功率地的电压，即下管的漏源极电压。由于v_Q与输出滤波电感绕组的电压v_Lf具有相同的交流分量，即

v_Q＝v_Lf (3)

根据图1(b)中共模干扰对消的条件v_com＝v_ENS，结合式(2)和式(3)，可以得到