2 变压器中共模传导EMI数学模型

以图3所示的变压器为例，最上层一次绕组与二次绕组间的寄生电容最大，是产生共模传导EMI的主要原因，故以下主要分析这两层间分布电容对共模传导EMI的影响，忽略变压器其他绕组对共模传导EMI的影响。

设一次绕组有3层，每层m匝，二次绕组仅一层，为n匝。当变压器磁芯中的磁通发生变化，便会同时在一次侧和次级产生感应电动势。根据叠加定理，可认为这是仅一次绕组有感应电动势、二次绕组电动势为零和仅二次绕组有感应电动势、一次绕组电动势为零两种情况的叠加。仅一次绕组有感应电动势、二次绕组电动势为零的情况如图5所示。图5中：e1为每匝一次绕组的感应电动势；C1x为一匝最外层一次绕组与二次绕组间的寄生电容。

                图5 仅一次绕组有感应电动势的情况

在此情况下，由一次侧流向次级的共模电流为：

在仅二次绕组有感应电动势、一次绕组电动势为零的情况如图6所示。图6中：e2为每匝二次绕组的感应电动势；C2x为一匝二次绕组与一次绕组最外层间的寄生电容。

               图6 仅二次绕组有感应电动势的情况

在此情况下，由次级流向一次侧的共模电流为：

根据叠加原理，可得在一次侧最外层绕组和次级间流动的共模电流：

3 屏蔽绕组抑制共模传导EMI原理

根据图3所示的结构。绕制变压器，并在交流整流滤波后增设13mH差模滤波电感和6.8差模滤波电容，对开关电源进行传导EMI测试，结果如图6所示。由图6可见，传导EMI非常严重，不能通过电磁干扰测试。在交流整流前增设35mH共模滤波电感，传导EMI测试结果如图7所示，产品即可通过测试。比较测试结果可得出：在图3所示的电路中，主要是由于大量共模传导EMI，才使电源不能通过电磁干扰测试。

           图7 变压器内部不设置屏蔽的传导EMI测试结果

去掉共模滤波电感，在变压器中增设一次侧屏蔽绕组如图8所示，并将E与A点（电容Cin正极）相连。此时，一次侧屏蔽绕组代替了原一次绕组的最外层，假设一次侧屏蔽绕组与二次绕组间的寄生电容与原变压器一次侧最外层绕组与二次绕组的寄生电容相同，则：