半桥LLC谐振式Boost开关电源辐射电磁干扰分析与抑制研究

发布时间：2020-03-22 00:34

【摘要】：随着电路PCB板的微型化和集成度越来越高,面临的电磁干扰问题日益严峻,这些电磁干扰噪声在影响自身设备正常工作的同时,也对其它设备的稳定运行产生干扰。因此,研究电力电子器件电磁兼容性成为重中之重。本文以Boost+LLC电路作为研究对象,分析设计了其电路结构并在电路软件中搭建模型,提取了电路中噪声源电流,结合辐射噪声机理研究和计算推导,对电路模型进行场路协同仿真,得到噪声频谱,在此基础上提出辐射抑制措施,最后结合硬件实验验证抑制方法的可效性,具体内容如下:(1)分析与设计了 Boost+LLC开关电源电路。通过理论分析对比选择DCM Boost+半桥LLC电路作为研究对象,并结合设计要求和公式计算,选取Boost主电路中电感L、开关管和输出电容C,LLC电路中谐振电感Lr、励磁电感Lm和谐振电容Cr等参数,运用PSIM电路仿真软件,搭建了整机Boost+LLC电路;(2)开展了对Boost+LLC开关电源电路辐射噪声的分析。分析了开关电源中MOSFET开关管、电感和电容等元器件对辐射发射的影响,并确定MOS管为辐射干扰源,分析了辐射噪声机理并推导了电场辐射噪声和磁场辐射噪声计算公式,提取了电路中MOS管处的噪声电流,并根据电磁场噪声计算进行场路协同仿真,在此基础上分析了不同电容参数下对辐射干扰源的抑制作用。(3)进行了基于电磁屏蔽的开关电源辐射抑制研究。分析了开关电源孔缝计算原理、金属良导体和带孔缝腔体的屏蔽机理,结合CST电磁仿真软件,对比同材质金属良导体和孔缝腔体的屏蔽效能,并通过孔缝面积、大小和形状参数的变化,优化腔体的屏蔽效能。(4)建立了 Boost+LLC开关电源硬件电路及辐射实验。选取UC3854和NCP1399作为控制电路芯片,在此基础上,搭建硬件电路,同时进行辐射抑制实验,验证了理论仿真的正确性和抑制措施的有效性。
【图文】：

测试项目

逦逦逡逑第１章绪论逡逑电能是人类目前最清洁的能源，随着电力电子的飞速发展，其在交通、工业逡逑和航空等领域得到广泛的使用，以及电路ＰＣＢ板的微型化和集成度越来越高，逡逑面临的电磁干扰问题日益严峻，这些电磁干扰噪声在影响自身设备正常工作的同逡逑时，也对其它设备的稳定运行产生千扰。因此，研究电力电子器件电磁兼容性成逡逑为重中之重［１＿５］。逡逑１．１电磁兼容技术背景逡逑电磁兼容（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ＥＭＣ），指当电力电子设备置于逡逑电磁环境中时，该环境既不影响本设备的正常工作，同时也不干扰电磁环境中的逡逑其它设备，它包含电磁干扰（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ＥＭＩ）和电磁敏感性逡逑（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ，ＥＭＳ）邋［６－１（）］，具体邋ＥＭＣ邋检测项目如图邋１．１邋所本。逡逑电磁兼容（ＥＭＣ）逡逑

三要素,电磁干扰

度抗扰邋＾邋扰度邋？邋扰度度逡逑度邋皮逡逑图１．１邋ＥＭＣ测试项目逡逑ＥＭＩ指电力电子设备或系统正常工作时，产生的电磁干扰不能超过限值。逡逑ＥＭＩ分为传导电磁干扰（Ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ邋ＥＭＩ，ＣＥ）和福射电磁干扰（Ｒａｄｉａｔｅｄ邋ＥＭＩ，逡逑ＲＥ），其中辐射ＥＭ１噪声主要以电场和磁场的方式向空间发射，包括接地不良逡逑引起的共模噪声，以及大信号环路引起的差摸噪声。逡逑当具备噪声源、传输路径和敏感设备这三要素时，会产生ＥＭＩ噪声，如图逡逑１．２所示。噪声源产生ＥＭＩ噪声干扰或影响设备正常工作，这些干扰噪声通过干逡逑扰路径传输，，如电源线、线缆和空间，而敏感设备会受到传输路径带来的噪声，逡逑干扰设备的正常工作。逡逑１逡逑
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

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