變壓器的共模噪聲參數(shù)，是影響電源共模噪聲品質(zhì)的決定因素。共模噪聲超過一定的范圍就會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成干擾，從而影響產(chǎn)品品質(zhì)。雖然共模噪聲理論上無法直接分析得出但可以通過實(shí)測(cè)與其相連的分壓電阻的電壓大小來判斷變壓器的質(zhì)量。對(duì)變壓器的共模噪聲參數(shù)進(jìn)行篩選有利于提高電源的共模噪聲品質(zhì)。

   國內(nèi)領(lǐng)先的電源企業(yè)如航嘉、三環(huán)等使用鼎陽科技的信號(hào)源和示波器組成的產(chǎn)品方案，采用了一種新穎的變壓器共模噪聲參數(shù)的測(cè)試方法，篩選出共模噪聲參數(shù)超標(biāo)的不合格變壓器器，提高了電源的產(chǎn)品品質(zhì)。

   以下測(cè)試方案對(duì)電源和變壓器的從業(yè)工程師具有一定的啟發(fā)借鑒意義。

變壓器共模噪聲測(cè)試

1、變壓器原理

     變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件由鐵芯（或磁芯）和線圈組成。鐵心（或磁芯）的作用是加強(qiáng)兩個(gè)線圈間的磁耦合。為了減少鐵內(nèi)渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個(gè)線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。簡(jiǎn)單的鐵心變壓器由一個(gè)軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個(gè)匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 變壓器原理 

2、共模噪聲產(chǎn)生

     實(shí)際應(yīng)用中的變壓器很復(fù)雜，不可避免地存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）、漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線）以及變壓器對(duì)地產(chǎn)生共模噪聲等等。變壓器的共模噪聲參數(shù)，是影響充電器共模噪聲品質(zhì)的決定因素，所以提前對(duì)變壓器的共模噪聲參數(shù)進(jìn)行篩選有利于提高充電器的共模噪聲品質(zhì)。深圳市航嘉馳源電氣股份有限公司研制出一套測(cè)試變壓器共模噪聲參數(shù)的方法。接下來我們用該公司研制的測(cè)試治具以及該公司生產(chǎn)的一款變壓器（Huntkey 130-1）來驗(yàn)證該測(cè)試方法的有效性。圖2所示為 Huntkey 130-1變壓器原理圖。

圖2 Huntkey 130-1 原理圖

    圖2中，加載在線圈N1兩端的交流電壓通過磁芯的作用使線圈N3產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于不是理想變壓器，在線圈N3產(chǎn)生預(yù)期電壓的同時(shí)也會(huì)對(duì)地產(chǎn)生一個(gè)耦合電壓。究其原因是因?yàn)镹1與N3兩線圈間形成等效電容，從而使變壓器端口1對(duì)端口9及端口2對(duì)端口9經(jīng)等效電容對(duì)地均產(chǎn)生耦合電壓也就是共模噪聲。共模噪聲的大小跟輸入端交流電壓大小、線圈繞線方式、排列方式及材料均有關(guān)，但無法通過理論分析直接得到，因此需要通過其它方式對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，從而判斷變壓器質(zhì)量。

3、共模噪聲測(cè)試及結(jié)果

     共模噪聲客觀存在。通過在變壓器端口9串聯(lián)一個(gè)10KΩ阻抗與等效電容形成回路，再通過示波器測(cè)試10KΩ分壓電阻兩端的電壓，以此推斷某一類型變壓器的質(zhì)量。圖3為共模噪聲測(cè)試模型。

圖3 共模噪聲測(cè)試模型

    產(chǎn)生共模噪聲的等效電路及測(cè)試方法如下圖4所示。 

圖 4 共模測(cè)試等效電路

     為實(shí)現(xiàn)圖4中的共模噪聲測(cè)試，深圳市航嘉馳源電氣股份有限公司專門研制了圖五中的共模噪聲測(cè)試治具。圖5為共模噪聲測(cè)試的實(shí)物連接圖。

圖5 共模噪聲測(cè)試

     在實(shí)際測(cè)試中，為了比較原輸入信號(hào)與經(jīng)過測(cè)試治具的信號(hào)，通過功分器平均輸入到測(cè)試治具和示波器的通道2。外部輸入信號(hào)為100KHz、20VPP、占空比50%的三角波，通過同軸電纜輸入到測(cè)試治具再通過同軸電纜連接到示波器的通道1。示波器端設(shè)置為邊沿觸發(fā)且觸發(fā)信源的CH2并開啟CH1和CH2的峰峰值測(cè)量。為體現(xiàn)不同變壓器共模噪聲的差異，我們測(cè)試了60組變壓器。在測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)共模信號(hào)跟原信號(hào)有180度的相位延遲，這是因?yàn)樾盘?hào)經(jīng)過等效電容后，電流超前于電壓180度造成的。圖6為示波器設(shè)置及實(shí)際測(cè)量結(jié)果。表1為60組共模噪聲測(cè)量結(jié)果。 

圖 6 共模噪聲測(cè)量

表1 ：60組變壓器測(cè)試結(jié)果

     為證明該測(cè)試方法的有效性，我們所選取的60組變壓器，在充電器成品中的共模電壓已測(cè)定，即表中共模噪聲項(xiàng)。通過充電器共模噪聲趨勢(shì)與變壓器的共模噪聲趨勢(shì)相比較，兩者確實(shí)有相似的趨勢(shì)，從而驗(yàn)證此方法的有效性。相同型號(hào)且同一批次變壓器共模噪聲應(yīng)該相差不大。從上表可以看出，相同變壓器的共模噪聲是不一樣的但大部分處于相對(duì)固定的范圍內(nèi)。

    共模噪聲超過一定的范圍就會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成干擾，從而影響產(chǎn)品品質(zhì)，因此必須控制共模噪聲。雖然共模噪聲理論上無法直接分析得出但可以通過實(shí)測(cè)與其與連的分壓電阻的電壓大小來判斷變壓器的質(zhì)量，因此可以使用此方法對(duì)變壓器進(jìn)行篩選，從而提高充電器品質(zhì)。

    該文章來源于“鼎陽硬件設(shè)計(jì)與測(cè)試智庫”