電源適配器減小有氣隙變壓器磁心的輻射型EMI

      鐵氧體反激變壓器和高頻電感在磁路上通常有相對(duì)大的氣隙，以此來確定電感或防止飽和。氣隙的磁場(chǎng)能儲(chǔ)存相當(dāng)可觀的能量。除非變壓器或扼流圈被屏蔽了，否則將從氣隙輻射電磁場(chǎng)（EM1），這會(huì)對(duì)電源適配器本身或現(xiàn)周邊磁柱中場(chǎng)設(shè)備造成干擾。而且，這種輻射的電磁場(chǎng)可能超過了輻射型EMI標(biāo)準(zhǔn)的限制。

圖1.4.3完全屏蔽的變壓器，所示為原邊和副邊靜電屏蔽的位置和連接，具有一個(gè)附加的原邊到副邊的安全屏蔽

      當(dāng)外側(cè)鐵心有氣隙或者氣隙均勻分布于柱片間時(shí)，氣隙輻射出的電磁干擾較大。通過使氣隙只集中在中間磁柱，這種輻射可減小6dB或更多。使用只有中間磁柱氣隙的完全閉合的罐型磁心，則輻射減小程度更大。然面對(duì)離線式應(yīng)用來說，罐型磁心并不常用，因?yàn)樗话悴荒軡M足較高電壓時(shí)的爬電距離要求。

      把氣隙只集中在中間磁柱會(huì)增加溫升，降低效率。這種損耗的增加可能是由位于繞組中間的柱片邊緣的磁邊緣效應(yīng)引起的。繞組中磁場(chǎng)的擾動(dòng)導(dǎo)致了附加的集膚效應(yīng)損耗和渦流損耗，進(jìn)一步降低的效率可達(dá)2%。所增加的損耗會(huì)在氣隙處形成一個(gè)高溫區(qū)，從而使該區(qū)的絕緣過早損壞。

      在周邊磁柱有氣隙的磁心中，環(huán)繞變壓器外部的附加銅屏蔽提供了很可觀的輻射衰減，圖1.4.5所示為一個(gè)典型實(shí)例。

      這個(gè)屏蔽應(yīng)在變壓器外部、周邊磁柱和繞組形成一個(gè)完全的閉環(huán)且該回路以氣隙為中心。屏蔽的寬度大約應(yīng)為繞線架的30%，并且與繞組處于同一平面。為了提高效率，其電阻必須較小，推薦使用厚度較少為0.010in的銅屏蔽。

      因?yàn)橛袦u流損失和閉合環(huán)作用，這種屏蔽是很有效的。閉合環(huán)感應(yīng)的電流將產(chǎn)生一個(gè)反磁動(dòng)勢(shì)來阻止輻射。在反激變換器中，屏蔽不應(yīng)大于繞線架寬度的30%，因?yàn)樘珜挼钠帘螘?huì)出現(xiàn)磁心飽和的問題。雖然屏蔽通常用于在周邊磁柱有氣隙的磁心上，但它對(duì)在中間磁柱有氣隙的變壓器同樣有效，兩者的電磁輻射都可減小達(dá)12dB。

      然而，變壓器屏蔽的應(yīng)用卻降低了變壓器的效率。這是因?yàn)槠帘沃械臏u流熱效應(yīng)，造成屏蔽中的附加功耗。如果氣隙是在周邊磁柱，則屏蔽上的功耗可達(dá)額定輸出功率的1%，這取決于氣隙的大小和裝置的額定輸出功率，在氣隙只位于中間磁柱的應(yīng)用中，安裝屏蔽幾乎不會(huì)增加功率損耗。然而，兩者的總變壓器效率大體上相同，因?yàn)橹虚g磁柱氣隙使變壓器繞組增加了大約相同數(shù)量的損耗。

      似乎只有付出附加功耗的代價(jià)才能獲得變壓器的有效磁屏蔽。因此，這種屏蔽只在必要的時(shí)候才能使用。在很多情況下，電源適配器或主設(shè)備都有一個(gè)圍起來的金屬外殼，無需再增加變壓器屏蔽已能滿足EMI要求。當(dāng)無金屬外殼的開關(guān)模塊被用于視頻顯示終端時(shí)，為了防止電磁耦合到CRT電子束而干擾顯示，通常要求有變壓器屏蔽。可用散熱器或者從屏蔽到機(jī)殼的分流熱量作用來傳導(dǎo)走在外部銅屏蔽上產(chǎn)生的額外熱量。圖1.4.5所示為一個(gè)EMI銅屏蔽的應(yīng)用，這是用于周邊磁柱有氣隙的E型磁心變壓器的典型實(shí)例。