开关电源传导EMI仿真与滤波电路设计

本文基于开关电源的高频模型,建立了DC/DC变换器的传导EMI仿真模型,提出了一种基于传导EMI仿真模型进行变换器电磁兼容设计方法,利用仿真结果设计巴特沃斯滤波电路参数,确定衰减目标、输入阻抗和截止频率,最后通过对比仿真验证所设计滤波电路的有效性。

开关电源PCB板的EMI抑制和抗干扰设计

开关电源常见于各种通信、控制等电子设备,广泛应用于军事、工业、医疗等领域,具有高效、轻巧以及可靠的特点。随着电子技术的快速发展,开关电源也在不断发展,行业对于电源性能的要求也越来越高,开关电源趋于高频化,但同时会产生一系列的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)问题。这些干扰可能对设备的正常运行、周围电子设备的性能稳定性以及电磁兼容性产生不利影响。基于此,简单讨论开关电源印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的EMI抑制和抗干扰设计意义,深入探讨设计要点,以供参考。

短路电流对二次设备电磁干扰分析及抗干扰措施

目前智能配电网的建设不断推进,加快了配电开关一二次设备相关技术的发展,也对长期处于复杂电磁环境下的二次设备提出了更高的要求。文中基于合成试验回路搭建了短路电流对配电开关二次设备电磁干扰试验平台,开展开断故障电流对相关干扰对成套设备的影响研究,分析干扰信号产生原因、频谱特性。针对干扰的特性设计一套抗干扰测量系统,利用ATP-EMTP模拟合成回路进行仿真分析并进行实际测试验证。结果表明:成套设备进行开断试验时,二次设备端口会受到较大的干扰。电流波形也会发生畸变,干扰电流的最高可到26 A,且干扰电流受电流互感器磁饱和和退饱和的影响,通过增加抗干扰措施,二次设备输出准确度与之相比提升约40%。本次的试验结果可为一二次融合成套设备中二次设备电磁兼容研究提供相关依据。

Boost变流器门极驱动电路的EMI发射及抑制

为了研究Boost变流器中MOSFET门极驱动电路的电磁干扰(EMI)发射特性,通过测试将Boost变流器门极信号的EMI发射与整机EMI发射分离。分离的测试结果表明门极电路自身也会引起过量的EMI发射,是重要的EMI噪声源。论文还分析了门极驱动电压信号过冲的形成原理和由此带来的EMI问题,提出了一种通过消除门极驱动信号电压过冲的方法来抑制过度的EMI发射。仿真分析和实验测试结果证实了这种EMI抑制方法是切实有效的。

电动汽车DC/DC变换器主电路EMI测试与分析

主要针对电动汽车用直流/直流(DC/DC)变换器主电路的EMI进行测试和分析,得到DC/DC变换器主电路的EMI特征,为设计有效的EMI抑制措施及制订电动汽车零部件电磁兼容标准奠定基础。

基于IGBT的Buck电路共模EMI特性研究

针对IGBT的高du/dt给电力电子装置带来的严重共模电磁干扰(common-mode electromagnetic interfer-ence,CM EMI)问题,深入分析了Buck电路的CM EMI,首先提出了Buck电路的共模电流等效电路,分析了噪声源频谱及其与输入电压、开关频率、开关速度等运行参量间的关系。为弥补理论分析的不足,以实验手段研究了采用IGBT的Buck电路的输入电压、开关频率、负载电流、占空比、驱动电阻等参量对共模EMI的影响。研究表明:共模EMI与占空比无关而与输入电压和开关频率成正比关系。驱动电阻和负载电流均影响开关速度,因而对共模EMI也有影响,其中负载电流的影响与开关器件的开关特性有很大关系。

利用耦合电感改善EMI电源滤波器高频幅频特性的研究

高频开关电源的传导性电磁干扰EMI(ElectroMagneticInterference)是电力电子装置应用的主要障碍之一,EMI电源滤波器能有效抑制其干扰传导。在高频状态下,EMI电源滤波器的电容器和电感器所带有的等效寄生参数会影响EMI高频性能,基于此提出了利用高频元器件的等效寄生参数间的互感耦合改善滤波器高频性能的措施,考虑了差模电感与电容器的寄生串联电感之间存在互感耦合以及2个串联支路的串联电感之间存在耦合电感2种情况。在分析带有寄生参数的差模等效电路的基础上,进行了仿真研究。结果表明,利用寄生参数的互感耦合使得EMI电源滤波器的高频性能有所改善。

椭圆形平面无源集成EMI滤波器的特性研究

为了减小开关电源的体积,提高功率密度,提出一种椭圆形平面LC线圈结构的平面无源集成电磁干扰EMI(electromagnetic interference)滤波器。通过对矩形、椭圆形平面LC线圈进行有限元仿真,对比其综合因素确定了椭圆形平面LC线圈作为EMI滤波器的基本组成单元,并基于该结构实现了无源集成EMI滤波器。在考虑共模电感的寄生电容和共模电容的寄生电感以及它们的等效电阻情况下,建立了平面无源集成EMI滤波器的高频等效电路模型;利用二端口网络A参数矩阵推导了插入损耗的计算公式。仿真和实验表明了该结构的有效性,以及高频模型和插入损耗公式的正确性。

CRM Boost-PFC电路的改进COT控制

针对临界导通模式(CRM)Boost-PFC电路开关管开通电压大导致开通损耗高、开通时d u/d t大导致电磁干扰(EMI)的问题,提出一种改进的软开关恒定导通时间(COT)控制方法。电路的开关管自适应地在低输入电压瞬时值时实现零电压开通(ZVS),在高输入电压瞬时值时实现谷底导通,降低开关管的导通电压,减小了导通损耗;降低导通时开关管的d u/d t,改善了电路的EMI性能。分析CRM Boost-PFC电路及所提控制方法的原理和工作过程,并探讨所提控制方法对电路EMI特性的影响,开展关键参数设计。最后,通过仿真和实验给出了样机的输入输出特性曲线、效率曲线和EMI特性曲线,验证所提控制方法的有效性。

一种自适应软驱动控制电路的设计

阐述一种自适应软驱动控制电路,电路采用动态数字信号控制可变驱动电流阵列开关进行功率MOSFET驱动电流的周期性调整,能够实现反激电源原边功率管驱动电流的自适应调节功能,有效降低开关瞬间产生的电流尖峰,减小开关管的损耗,改善EMI特性。

返驰式电路在开关电源EMI抑制中的应用

开关电源目前是电子设备电源模块设计中使用最广泛、最成熟的电源设计,但因其开关频率的影响,使得开关电源自身又是一个噪声源,极易与其他频率的噪声产生共振或者耦合,致使开关电源的EMI测试不达标,影响系统的稳定性。为了解决这个问题,提出返驰式电源控制方案,并详细阐述了方案的工作过程、测试方法和测量结果。

基于EMI分析的数模混合PCB设计

数模混合印制电路板(PCB)设计的重点和难点是电磁干扰(EMI)抑制。针对这一问题,从数模混合PCB中EMI产生的原因出发,分析了如何从干扰源和耦合路径方面解决数模混合PCB中的EMI问题,总结了混合电路PCB的设计原则,通过工程实践给出了综合运用设计规则与SIwave仿真工具进行混合PCB设计的方法与步骤。实践结果证明,基于EMI分析的数模混合PCB设计方法可行且高效。

变频器内部EMI滤波板的研究设计及仿真

为了设计出符合电磁兼容标准IEC 61800-3的工业变频器,解决其对电网的电磁干扰问题,给出一种由共模电感与X/Y电容组成的EMI滤波电路。根据变频器输出电流、机械尺寸以及标准限值来估算各元件取值,并在Pspice中建立仿真模型。最后通过试验与仿真结果进行比较分析。结果表明,基于共模电感与X/Y电容组成的滤波电路对于抑制变频器对电网干扰是有效和实用的。

无Y电容开关电源的EMI抑制方法研究

在要求低漏电流的电子设备中使用的开关电源不能采用Y电容,但无Y电容的开关电源往往难以通过EMC测试。文中通过分析开关电源中造成电磁干扰问题的原因和解决方法,提出利用吸收电路来抑制无Y电容情况下开关电源的电磁干扰。测试表明,这种方法可以有效解决无Y电容的开关电源中EMI问题。

共电感电磁带隙结构的电磁干扰抑制性能研究

提出了一种抑制多层印刷电路板(PCB)电源分配网络(PDN)电磁干扰(EMI)的单元组共电感电磁带隙(EBG)结构。该EBG结构是在电源层上蚀刻阵列正八边形EBG单元,在四个相邻八边形EBG单元围成的公共区域内蚀刻出环绕的共享电感,并与四个EBG单元分别连接。研究分析了共电感绕制圈数以及单元尺寸对EBG结构性能的影响。仿真结果表明,该EBG结构可以较好地平衡感性、容性分布,频率禁带宽,EMI隔离性能优越,采用边长10 mm网格单元可在3.59~5.93 GHz、7.35~10 GHz实现噪声隔离度优于-40 dB的禁带性能;而采用边长30 mm的网格单元可在1.08~4.74 GHz的频带内实现噪声隔离度优于-60 dB的禁带性能。实验结果与仿真结果基本吻合。

基于矢量拟合法的永磁同步电机EMI模型

电动汽车中永磁同步电机常采用星型联结,因此建立星型联结的永磁同步电机高频阻抗模型是有必要的。首先,采用常见的电机EMI模型(π型)作为星型联结的永磁同步电机EMI模型,使用矢量拟合法推导电机EMI模型等效电路的阶数。在20 Hz~30 MHz范围内,永磁同步电机π型EMI模型的等效电路需要225个储能元件,为了降低电机EMI模型等效电路的复杂性,进一步分析了Γ型阻抗模型和反Γ型阻抗模型,将星型联结的永磁同步电机EMI模型的等效电路储能元件数降到56个。通过对比3种阻抗模型的端口阻抗特性,验证EMI模型优化方法的可行性。将电机EMI模型的等效电路代入电机驱动EMI仿真系统中进行时域仿真,仿真时域波形经EMI接收机模型处理得到噪声频谱。在150 kHz~30 MHz频率范围内,电动机驱动系统EMI接收机测试结果与仿真结果基本一致。

关于家电设备PFC电路EMI电磁干扰的研究

本文通过对家用设备PFC电路的原理分析,对PFC电路的核心器件进行阻抗测量和建立模型,并对PFC电路的差模和共模回路进行仿真,从而找出PFC电路的EMI电磁干扰的原因所在。

板级电路检测中的EMI热点分析技术及算法

PCB板级电路的腐蚀失效往往会带来不可预知的电气故障,传统检测电路板腐蚀失效的方法(AOI、AXI)受人工限制和非上电操作的影响,电子设备检测定位一直是技术难题,往往带来调试周期延长和检测成本增加,给PCB板级电子单元的大规模检测实施带来了诸多不确定性。文中提出一种EMI热点分析技术,通过对电路EMI(电磁干扰)特性的检测,利用合理的故障算法分析扫描得到的电路板工作时的磁场图像和曲线,建立EMI热点分析诊断规则信息数据库,依据数据库规则信息对高速板级电路进行诊断,能较为准确地判断电气故障位置。

电磁线圈驱动电路设计及EMI抗干扰性改善研究

文章提出一种新型的电磁线圈驱动电路,以此保证低功耗及稳定性的同时,提高EMI抗干扰能力。

电路设计中的EMI问题分析

电子产品存在时域、空域以及频域复杂的电磁能,电磁干扰问题在一定程度上影响着产品性能的发挥,在某种程度上制约了电子科学信息与技术的发展。为尽量减少电子线路干扰现象,详细分析了电磁干扰产生的原因。为了切实有效地实现电子电路设计的抗干扰,在PCB设计时需要进行全局设计和安排,最大程度上规避不同类型信号相互之间产生的干扰影响。布线设计时应妥善处理公共电源线和接地线,降低各类干扰噪声,最大程度上实现多种设备在同一环境下的安全稳定运行,满足电路设计的科学性、合理性以及有效性。