智能投餌機開關電源分析與仿真(2)
實際變壓器的繞組中存在著分布電容，尤其存在于線圈導線和變壓器磁芯之間以及各繞組之間。電容量的大小取決于繞組的幾何形狀、磁芯材料的介電常數和它的封裝材料等。綜合考慮變壓器實際，設計高頻變壓器的原始模型如圖4(a)所示，若將副邊漏感、次級繞組電阻、次級分布電容分別折算到原邊，并將原、副邊漏電感、繞組電阻、分布電容等效組合，得到圖4(b)簡化的等效電路。
對圖4(b)電路進行仿真得圖5波形，變壓器輸入波形和輸出波形分別如圖5(a)、(b)所示。可見，由于分布參數的存在，在上升沿和下降沿具有上下沖尖峰存在，這是互感和漏感在開關轉換瞬時引起電壓尖峰，是EMI的主要來源，必須加以控制。為此，改進電路如圖4(c)所示，
C7、C8、C12為匝間耦合電路，C11為繞組間耦合電容，在變壓器繞制時，盡量減小分布電容C11，以減小變壓器原邊的高頻干擾耦合到次邊繞組。另外為進一步減小EMI，可在原、次邊繞組間增加一個屏蔽層，屏蔽層良好接地，這樣變壓器原、次邊繞組對屏蔽層間就形成耦合電容C9、C10，高頻干擾電流就通過C9、C10濾除。
3.3 投餌機開關電源仿真
投餌機開關電源整體仿真原理圖如圖6所示，電路接入輸入EMI濾波器和輸出EMI濾波器進行仿真，得出圖7、圖8的仿真結果。表1為差模損耗曲線參數表，對應第一、第二和第三組參數高頻差模損耗曲線如圖藍、紅、綠所示。由圖可知，差模電容的取值在高頻區影響較小，差
模損耗曲線幾乎重合。電感是影響濾波器差模頻率的主要因素。電感大，濾波器的差模頻率特性越好，但存在著磁芯飽和問題，它們的取值都不能過大。
圖8為電路接入輸出濾波器前后的PSPICE仿真波形，對比分析圖8(a)和圖8(b)，可以看到沒接輸出濾波器前的圖形干擾嚴重，當接入濾波器后，濾除了很多干擾，效果明顯。
針對功率開關管的漏極的尖峰電壓，常采用RC吸收回路來減小尖峰電壓。RC的數值要根據高頻變壓器的工作頻率來選擇。對已經確定RC常數的回路來說，電阻值與電容值要合理分配，電阻值過大，尖峰電壓吸收效果差;電容值過大，將會使功率開關管的導通電流增大，電源效率損失較多。圖9為接入RC吸收電路前后的仿真圖，從圖9(a)、(b)可見接入RC吸收電路后，尖峰電壓干擾得到明顯抑制。
4 結束語
本文針對投餌機開關電源，分析了產生干擾的重要原因，使用PSPICE仿真軟件組建器件的模型進而得出開關電源的高頻電路模型。并對開關電源的傳導EMI進行仿真，通過PSPICE仿真對比，可以明顯地看到相關電路的設計效果。EMI是很復雜的問題，投餌機開關電源以PSPICE仿真為依據，調整了電路元件參數。結果證實，產品電氣性能的可靠性得到大大提高，本文可以為同類產品的電路設計提供一定的參考和借鑒。
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