RCD吸收電路EMI影響與參數調整影響分析

01、RCD電路工作原理：

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RCD電路工作原理：

當開關管導通時，能量存儲在初級繞組的電感與漏感中，變壓器初級繞組電壓為上正下負，RCD吸收二極管陽極近似接地，RCD吸收二管反向截止。

當開關管關斷時，初級繞組電感中儲存的能量將耦合到次級輸出，但初級繞組漏感中儲存的能量將無法傳遞到副邊，產生電壓尖峰。根據楞次定律變壓器初級繞組電壓為下正上負，RCD吸收二極管正向導通，給吸收電容CB114充電，下一個開關周期重復以上狀態。

RCD電路電流環路分析：

原邊MOS管Toff期間,RCD吸收電流環路路徑：變壓器初級線圈的輸出引腳→二極管→串聯電阻→串聯電容→變壓器初級線圈的輸入引腳。

原邊MOS管Ton期間，通過并聯在RC兩端的電阻給電容放電，即通過并聯電阻消耗來吸收電容儲存的能量。

02、RCD電路EMI影響機理分析

RCD吸收電容引起的電流振蕩

變壓器漏感產生的電壓尖峰與變壓器本身的漏感感量相關，電壓尖峰的大小確定了RCD吸收電容充電電流的大小，電容充電時產生的電流尖峰不加以抑制，可能導致嚴重的輻射問題。

為限制RCD吸收電容的電流尖峰，在RCD吸收電路中增加串聯電阻，可減緩電容充電速度，降低電流尖峰，是改善其EMI性能切實可靠的重要措施之一。

二極管反向恢復對EMI影響機理分析

RCD吸收電路中二極管工作在開關狀態下，其反向恢復時間通常對EMI性能有較重要的影響。單純的從反向恢復本身的影響來看，反向恢復時間越長，反向恢復電流越小，EMI的性能表現就越好，反之，EMI性能就會越差。

二極管反向恢復時間是由其寄生電容決定，而寄生電容通常是由二極管的封裝、制造工藝決定，相同廠家的同規格型號原則上快管寄生電容小，慢管寄生電容大，寄生電容從側面反映的實質上還是反向恢復時間。通過在RCD吸收二極管兩端并聯電容，可以調整由RCD吸收二極管反向恢復引起的輻射問題。

變壓器勵磁電感/漏感與二極管寄生參數形成的寄生振蕩

RCD吸收二極管寄生電容不可避免，不同型號、不同廠家的二極管寄生電容差異較大，由于RCD吸收二極管未導通時，RCD吸收二極管寄生電容與RCD吸收電容是串聯，起作用的主要是二極管寄生電容，即參與LC振蕩的主要是二極管寄生電容，

首先，抑制LC振蕩的最簡單有效的辦法是在振蕩回路中串聯電阻。其次，破壞振蕩產生的條件，即改變電容參數、電感參數，振蕩頻率會隨之改變。由于變壓器確定后勵磁電感/漏感的參數就已經固定，唯一能改變的就是二極管寄生電容參數。二極管寄生電容參數可以通過型號（快管&慢管）選擇與在二極管兩端并聯電容改變。

03、RCD吸收電路參數調整影響分析

RCD吸收使用肖特基二極管時測試波形：

波形說明：

藍色是原邊MOS管D極電壓波形，紫色是RCD吸收二極管陰極電壓波形，綠色是原邊MOS管的電流波形。從測試波形上看原邊MOS管D極電壓過沖、振鈴均較嚴重，而RCD吸收二極管陰極電壓過沖較小。

RCD吸收使用慢管時測試波形：

波形說明：

藍色是原邊MOS管D極電壓波形，紫色是RCD吸收二極管陰極電壓波形，綠色是原邊MOS管的電流波形。從測試波形上看原邊MOS管D極電壓過沖、振鈴有明顯改善，而RCD吸收二極管陰極電壓過沖也降低，MOS管電流尖峰也降低。

RCD吸收使用肖特基二極管時，改變串聯電阻參數二極管并聯電容測試波形：

串聯電阻改為30ohm測量波形

二極管兩端并聯47pF電容測量波形

波形說明：

通過僅修改串聯電阻參數可以改變原邊MOS管D極電壓振蕩波形的斜率，過沖幅度也會相對減小，RCD吸收二極管陰極電壓過沖幅度變化較小，電壓過沖斜率變化較明顯，原邊MOS管電流波形變化不明顯。

通過僅在RCD吸收二極管兩側并聯47pF電容，原邊MOS管過沖幅度降低較小，而RCD吸收二極管陰極電壓過沖幅度有明顯降低，原邊MOS管電流波形無明顯變化。

RCD吸收使用肖特基二極管時，去掉RCD環路中串聯的6mm磁珠測試波形：

波形說明：

去掉RCD吸收環路中串聯的6mm磁珠時，原邊MOS管電流過沖幅度有降低，RCD吸收二極管陰極電壓過沖有明顯降低，而原邊MOS管D極電壓過沖有稍微增加，振蕩變得更嚴重。

0.4、RCD電路EMI案例解析

PCB設計案例（一）：

問題描述：

某款電源板卡輻射測試時105MHz頻點呈現包絡狀干擾，余量不滿足6dB管控標準，分析其產生原因是反激電路初級RCD吸收電路，PCB環路面積設計問題，手工飛線縮小RCD吸收環路后，驗證輻射測試結果PASS。

PCB修改前RCD吸收電流環路設計

PCB修改后RCD吸收電流環路設計

問題解決方案：

修改PCB Layout，調整RCD吸收環路設計，縮小其PCB上布線的環路面積，降低環路空間輻射，修改PCB設計后，輻射測試順利通過。

PCB設計案例（二）：

問題描述：

某款電源板輻射測試時32MHz、77MHz頻點呈現包絡狀干擾，余量不滿足6dB管控標準，分析問題產生的原因是初級RCD電路PCB Layout的環路面積較大，導致空間輻射強，具體輻射測試數據如下圖所示：

問題解決方案：

修改PCB Layout，調整RCD吸收環路設計，縮小其PCB上布線的環路面積，降低環路空間輻射，修改PCB設計后，輻射測試順利通過。

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05、RCD電路EMI設計優化

RCD電路原理圖EMC設計優化

RCD電路優化設計方案：

電阻R117、R118、R123的引入，主要是抑制C106充電瞬間產生的電流尖峰或電流振蕩。

二極管兩端并聯電容設計預留，目的是解決RCD吸收二極管反向恢復引起的問題。

從縮小RCD吸收環路面積的角度考量，磁珠位置調整如圖所示。

RCD電路PCB設計優化

RCD電路PCB設計要點說明：

RCD吸收電路從變壓器初級繞組輸入引腳-二極管—吸收電容-串聯電阻到輸出引腳構成的環路面積保持最小化，如上圖紅色線描述的軌跡所示。

RCD吸收電路，應避免從變壓器初級繞組輸出引腳-串聯電阻-吸收電容-二極管-大電解電容的正極-變壓器初級繞組輸入引腳的情況。

審核編輯：劉清