本文關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源傳導(dǎo)電磁干擾建模研究

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【摘要】：開(kāi)關(guān)電源(SMPS)被廣泛地運(yùn)用于工業(yè)、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域,當(dāng)升高其開(kāi)關(guān)頻率或者增大功率密度時(shí),其電磁兼容(EMC)問(wèn)題不能忽視。特別是在大功率高電壓的設(shè)備中,開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾(EMI)是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾,通過(guò)線纜耦合進(jìn)入電網(wǎng)或其他相連的設(shè)備,可能造成設(shè)備的工作故障。因此,建立開(kāi)關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾的模型,研究傳導(dǎo)干擾產(chǎn)生和傳播機(jī)理,對(duì)傳導(dǎo)干擾的抑制和消除作用具有重要的意義。本文以一臺(tái)升壓型(Boost)開(kāi)關(guān)電源為對(duì)象,從開(kāi)關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾測(cè)試和建模兩方面進(jìn)行研究,得到了開(kāi)關(guān)電源的傳導(dǎo)干擾電路仿真模型。首先,研究了傳導(dǎo)干擾的測(cè)試技術(shù)。重點(diǎn)研究了共模(CM)與差模(DM)干擾測(cè)試方法,提出了兩種CM/DM干擾分離技術(shù)。第一種為基于共模扼流圈的CM和DM干擾分離網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)的分離網(wǎng)絡(luò)的核心器件為兩個(gè)特性阻抗100Ω的共模扼流圈和一個(gè)射頻變壓器,仿真到了150 kHz至30MHz頻帶內(nèi)的良好分離性能。第二種為電流探頭測(cè)試和軟件計(jì)算結(jié)合的模態(tài)噪聲分離方法。通過(guò)測(cè)試一個(gè)輸出150W/12V的商用開(kāi)關(guān)電源,驗(yàn)證了分離方法的正確性。該方法不僅可以測(cè)試輸入電源線上的傳導(dǎo)干擾,也可以分離部件互聯(lián)線上的CM/DM干擾。另外,對(duì)設(shè)計(jì)的Boost型開(kāi)關(guān)電源,完成了傳導(dǎo)EMI的測(cè)試工作,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,在150kHz-30MHz頻帶,“相線”和“中線”傳導(dǎo)干擾大小基本一致,并且超過(guò)了CISPR22中的B類準(zhǔn)峰值檢波限值,共模干擾比差模干擾要約高10dB,得出在電源線上主要成分為CM干擾的結(jié)論。其次,按照EMC的“三要素”思路,建立了Boost電源傳導(dǎo)EMI仿真電路。干擾路徑的建模包括Boost型開(kāi)關(guān)電源中的所有無(wú)源元件,PCB板,以及場(chǎng)效應(yīng)管漏極對(duì)接地散熱片的寄生電容。干擾源的建模包括電源中的二極管MUR860和N型場(chǎng)效應(yīng)管IRFPE50。在150kHz-30MHz頻帶內(nèi),仿真的干擾頻譜與測(cè)試結(jié)果幅值上具有良好的一致性,驗(yàn)證了建模的正確性。最后,分析Boost型電源的CM電流的流經(jīng)路徑,并進(jìn)行近似處理,得到一種簡(jiǎn)化的CM干擾計(jì)算模型。計(jì)算的CM干擾與測(cè)試結(jié)果對(duì)比,在150kHz至10MHz頻帶內(nèi),兩者在峰值上吻合很好。該模型具有簡(jiǎn)單、計(jì)算方便的特點(diǎn),對(duì)CM干擾的幅值的預(yù)測(cè)具有實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：傳導(dǎo)干擾測(cè)試 開(kāi)關(guān)電源 共模干擾 差模干擾 噪聲分離網(wǎng)絡(luò) 傳導(dǎo)干擾模型
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN86
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本論文的主要工作及結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 傳導(dǎo)干擾測(cè)試方法16-25
• 2.1 電磁兼容相關(guān)概念16-18
• 2.2 傳導(dǎo)干擾測(cè)試儀器18-19
• 2.3 共模與差模分離網(wǎng)絡(luò)19-22
• 2.3.1 分離網(wǎng)絡(luò)性能要求20-21
• 2.3.2 共模扼流圈21-22
• 2.4 傳導(dǎo)EMI的電流探頭測(cè)量方法22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 Boost型開(kāi)關(guān)電源傳導(dǎo)干擾測(cè)試25-36
• 3.1 基于共模扼流圈的CM與DM分離網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)25-27
• 3.1.1 分離網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)25-26
• 3.1.2 分離網(wǎng)絡(luò)性能分析26-27
• 3.2 基于電流探頭測(cè)試與軟件計(jì)算分離CM/DM方法27-30
• 3.2.1 CM/DM分離原理28
• 3.2.2 分離方法正確性驗(yàn)證28-30
• 3.3 開(kāi)關(guān)電源傳導(dǎo)EMI測(cè)試30-34
• 3.3.1 Boost開(kāi)關(guān)電源制作30-33
• 3.3.2 傳導(dǎo)干擾測(cè)試結(jié)果及分析33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 第4章 Boost型開(kāi)關(guān)電源傳導(dǎo)EMI建模36-51
• 4.1 開(kāi)關(guān)電源干擾路徑建模36-46
• 4.1.1 電阻等效電路36-38
• 4.1.2 電感等效電路38-41
• 4.1.3 電容等效電路41-43
• 4.1.4 PCB板等效電路模型43-45
• 4.1.5 場(chǎng)效應(yīng)管漏極對(duì)散熱片的寄生電容45-46
• 4.2 開(kāi)關(guān)電源干擾源建模46-49
• 4.2.2 二極管建模46-48
• 4.2.3 場(chǎng)效應(yīng)管建模48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 第5章 開(kāi)關(guān)電源傳導(dǎo)EMI仿真及分析51-61
• 5.1 傳導(dǎo)干擾仿真電路及結(jié)果51-55
• 5.2 共模干擾簡(jiǎn)化模型55-59
• 5.2.2 干擾源55-56
• 5.2.3 傳輸函數(shù)56-58
• 5.2.4 共模干擾計(jì)算結(jié)果58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-61
• 全文總結(jié)與展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：940537