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反激电路的揭秘：超标噪声的背后秘密

原创 韬略科技EMC 2025-03-25 11:30
专业技术方案，助力工程师攻克难题！ GaN电机驱动设计“避坑”指南

一前言

目前市面上机器的电源电路设计，普遍采用buck和boost，或者buck-boost。今天所讲的反激式电路就是基于buck-boost的电路拓扑所演变的，下图是buck-boost的电路拓扑。

图片1.png

反激式电路相对BUCK和boost电路的整改思路有所不同，但是回到本质上，噪声超标还是dv/dt或者di/dt过高的问题，只要找到问题源头，整改措施还是一样。

二前期准备

整改前期，我们可以对反激电路工作原理进行理解，这样可以方便我们后续定位噪声源头，对POE供电的反激式电路进行电路分析。
以下是反激式电路的电路图，而POE的芯片内部集成MOS管，替代了Q1MOS管。

图片2.png

当Q1导通时输入给初级线圈充电，而次级线圈由于同名端极性相同，续流管D1截止，后端负载由输出电容提供；这也是Flyback名字的由来。
当Q1截止时，初级线圈的极性反转，此时次级线圈电压上正下负，续流管Q1导通。
对于噪声源来说，大的di/dt和dv/dt 产生的地方：
1.变压器TX1；
2.MOSFET Q1；
3.输出二极管D1。

三案例分析

一般采用反激式电路方案，在实际使用过程会遇到雷击或者工作环境恶劣，需要将变压器两端地做隔离来防雷击，这样就会导致噪声走过的路径变大。POE供电的工业摄像头恰好就需要采用这样的方案，由于用在工业上，所以测试等级是EN55032-classA，以下是摸底数据。

图片3.png

噪声超标呈现包络状，初步判断是电源噪声问题。在近场，通过频谱仪寻找噪声源头，发现在反激式变压器和电源输出端噪声特别高，以下是近场频谱仪噪声扫描图。
同时在原理图上，一级电源以后的供电部分由电源管理芯片PMIC供电，电压和电流的突变并没有反激电路的大，同时通过频谱仪，也没有发现对应的噪声频段，因此确定噪声来源是反激式电源造成。

图片4.png

四整改措施

在前期电路设计中我们可以先参考原厂芯片EMI设计，预留抑制EMI的器件位置，后续我们整改就更方便，也有可能不用改板，只需要修改参数。以下是某POE芯片的EMI设计：图片5.png
1.降低开关速度？让我们看下芯片的内部电路图

图片6.png

为何将SRF和SRR的电阻调大能抑制EMI呢？原来这两个电阻分别是比较器的上拉和下拉电阻，增大后能使管子充放电时间变长，从而抑制EMI。
2.snubber电路又称阻尼电路，通过增加C和R将噪声源的谐振改变，使电路进入过阻尼状态，从而抑制EMI。
实际上，该机器前期设计就有上述这两个措施，依旧不能通过测试。因此我做了以下措施，整改措施分为三步：
（1）针对150M左右超标频率，对续流管D1输出端对地并1nF电容，通过高频电容将输出回路减小；
（2）对变压器进行包屏蔽接前端地，减小噪声对地阻抗；
（3）在路径上进行消耗，在输入端加入（TLDCM4745-2-102TF-TA）共模滤波器吸收共模噪声。
以下是整改后数据：

图片7.png

五总结

EMC主要分为三要素:
1.骚扰源；
2.敏感源；
3.耦合路径。
在骚扰源上，对续流二极管输出端对地并1nF电容，通过高频电容将输出回路减小，对变压器进行屏蔽接地。
在耦合路径上，在电源输入端加共模滤波器，对噪声进行消耗。
在测试中，敏感源相当于测试天线。在前期电路设计中，可以提前预留抑制EMI的电阻电容，这样能减少后期改板次数，加快量产时间。以上是小编的拙见，有任何错误，欢迎指出。

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