基于原边反馈的反激式恒压电源EMI特性分析与优化

发布时间：2017-10-10 04:33

  本文关键词：基于原边反馈的反激式恒压电源EMI特性分析与优化

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【摘要】：基于原边反馈(Primary Side Return, PSR)的反激式开关电源对体积和成本要求较高的产品具有广阔的应用前景。而传导电磁干扰(Electromagnetic Interference, EMI)会对设备本身和其他电子设备的工作产生影响,各国已制定相应的EMI标准对反激变换器进行强制性规范,所以如何有效地预测和优化PSR反激变换器的传导EMI成为本文的主要研究内容。本文首先介绍了当前开关电源传导EMI的研究现状、产生机理、测试方法和基于PSR的反激式电源的工作原理。接着从差模和共模两方面建立了传导EMI等效电路,并推导出干扰电压的数学表达式。然后通过对系统中变压器、功率二极管及无源器件的特性进行分析,建立这些关键元器件的高频等效模型。与此同时,在Saber软件中搭建了电源管理芯片的仿真模型,并利用Q3D Extractor软件提取了PCB的寄生参数,从而最终得到基于原边反馈的反激式恒压电源的传导EMI模型。接着将这个模型在Saber上进行仿真,并通过实测来验证模型的精确性。最后结合理论分析,从共模路径、差模路径、干扰源等三个方面提出传导EMI的优化改进措施,即添加Y电容、选用等效串联电阻值低的滤波电容和添加次级二极管缓冲电路,并通过仿真和实测进行了验证。仿真和实测结果表明,所建立的传导EMI仿真模型能够较精确地预测实际电源板的传导EMI,仿真尖峰值与实测的误差基本在5dBμV之内,优化后,6MHz和22MHz频段处的EMI尖峰实测值比优化前改善了5dBμV以上。仿真和实测结果都验证了理论分析和抑制方法的正确性。
【关键词】：原边反馈 传导电磁干扰 反激变换器 建模
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 原边反馈反激电源背景10-11
• 1.2 EMI概述11-12
• 1.2.1 EMI的定义11
• 1.2.2 EMI的三要素11-12
• 1.3 研究现状12-17
• 1.3.1 现有EMI标准12
• 1.3.2 传导EMI的测试12-15
• 1.3.3 传导EMI的建模方法15-16
• 1.3.4 传导EMI的抑制方法16-17
• 1.4 本文研究的方法与意义17-20
• 第二章 PSR反激电源及其传导EMI原理20-37
• 2.1 PSR反激电源原理20-22
• 2.2 PSR反激电源中的传导EMI原理22-23
• 2.3 干扰源分析23-25
• 2.4 耦合路径分析25-30
• 2.4.1 差模路径25-28
• 2.4.2 共模路径28-30
• 2.5 EMI等效电路30-36
• 2.5.1 差模干扰等效电路30-31
• 2.5.2 带X电容的等效电路31-32
• 2.5.3 共模干扰等效电路32-34
• 2.5.4 带Y电容的等效电路34-36
• 2.6 小结36-37
• 第三章 PSR反激电源的EMI建模仿真37-57
• 3.1 无源器件建模37-40
• 3.1.1 电阻模型37-38
• 3.1.2 电感模型38-39
• 3.1.3 电容模型39-40
• 3.2 次级功率二极管建模40-45
• 3.2.1 直流特性参数提取41-43
• 3.2.2 反向恢复特性参数提取43-44
• 3.2.3 在Saber中建立模型44-45
• 3.3 变压器建模45-48
• 3.3.1 利用变压器设计软件46-47
• 3.3.2 集总参数建模47-48
• 3.4 电源管理芯片建模48-55
• 3.4.1 采样电路的设计49-52
• 3.4.2 采样电路的实现52-54
• 3.4.3 PWM产生电路和驱动电路54-55
• 3.5 PCB寄生参数提取55-56
• 3.6 小结56-57
• 第四章 系统仿真和测试验证57-69
• 4.1 功能性仿真57-60
• 4.1.1 初级电流仿真57-58
• 4.1.2 MOSFET漏极电压仿真58
• 4.1.3 辅助绕组电压仿真58-59
• 4.1.4 输出电压仿真59-60
• 4.2 系统测试验证60-62
• 4.2.1 初级电流测试60-61
• 4.2.2 MOSFET漏极电压测试61
• 4.2.3 输出电压测试61-62
• 4.3 传导EMI的仿真与实测62-68
• 4.3.1 传导EMI的仿真64-66
• 4.3.2 传导EMI的实测66-68
• 4.4 小结68-69
• 第五章 传导EMI的优化和验证69-77
• 5.1 差模回路优化70
• 5.2 共模回路优化70-72
• 5.3 干扰源优化72-75
• 5.4 小结75-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-82

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本文编号：1004384