开关电源PCB电磁干扰的仿真与实验分析
发布时间：2021-08-10 15:19
开关电源广泛用于各类电子产品,其电磁干扰问题越来越受到关注,用于预测开关电源电磁干扰特性的仿真方法研究日趋活跃。本文以开关电源的PCB为对象,研究了三种不同情况下的仿真建模方法,以期为电源PCB电磁干扰特性的预测提供指导。具体研究内容如下:（1）DC/DC开关电源PCB的设计与近场辐射特性仿真及实验。根据开关电源的原理设计以LM2578为核心控制器件的PCB原理图和线路图,并通过制板、元器件焊接与调试得到其实物;利用PCB的线路图在CST中建立仿真模型,并计算其近场辐射特性;使用电场近场探头与频谱仪等设备,测试其近场辐射;最后将近场辐射仿真与实验结果进行比较,验证仿真建模方法的正确性。（2）AC/DC电源PCB设计与设备级电磁辐射仿真及实验。以LM7805为核心器件设计电源PCB的原理图和线路图,以LM358为核心器件设计蜂鸣器报警电路PCB的原理图和线路图,通过制板、元器件焊接与调试得到各自实物,通过线缆将两PCB与设计制做的屏蔽腔体连接成设备;在CST中将两PCB和内外部线缆分别进行建模,并计算合成设备的电磁辐射特性仿真结果;同时参照国家相关的测试标准,在微波暗室中采用测试天线对整...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CE102限值
电子科技大学硕士学位论文8而诸如其他测试传导干扰的标准依据不同工况、不同频率、不同受试设备之间合理选择，CE101标准适用于25Hz-10kHz频段的水面舰船、飞机等上面电源线上的传导干扰检测；CE106标准适用于10kHz-40GHz天线端口的传导发射，多用于发射机、接收机和放大器的天线端口；CE107标准适用于因开关操作而可能在直流或交流电源线上产生尖峰信号的工况下。针对电子产品的辐射干扰试验来说，在众多EMC认证标准中多为远场测量，而远场测量只是给出一个较精确的超标的幅值频谱图，无法精确到产品具体何处超标或者何处电磁泄露较大，因此在近场测试产品设备的辐射值时，工程师可用近场探头连接放大器，后级再连接接收机或者频谱仪，如图1-4所示，进行近场测试，此种实验方法可具体定位干扰源，提高测试的灵活性。图1-4近场探头测试频谱仪是一台在一定频率范围内扫描的接收机，采用频率扫描超外差的工作方式。相对于时域信号来说，信号在所有特征中，频率特征是最稳定的，频谱仪是直接得到频域下的结果，从而较简单的就可以判断出干扰信号的频率。然而近场EMI测量的问题在于使用近场探头的测量结果并不是最终的电场值或者磁场值，搭接近场探头的频谱仪测试结果多为功率或电压频谱图，需要经过一定公式理论换算成电场值或磁场值，因此近场测试的方法多用于诊断具体是何处泄露严重。另外，在多数认证机构中，都是进行的远场测量，测试方法按照GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射与敏感度要求与测量》中的标准在如图1-5暗室中实验，此种方法成本高，所花时间久，但是结果精确。被测设备近场探头放大器接收机或频谱仪
第一章绪论9图1-5暗室在暗室中使用经过校准的各类天线进行测试，如图1-6为杆天线、双锥天线、双脊喇叭天线，而且不同的天线对应着不同的测试频段，可依据具体的实验要求进行辐射发射的精确测试。(a)(b)(c)图1-6测试天线。(a)杆天线；(b)双锥天线；(c)双脊喇叭天线
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SIwave的设备级辐射发射仿真分析[J]. 刘恩博,薄元窈,王媛. 安全与电磁兼容. 2020(01)
[2]设备级线缆强电磁辐照敏感度仿真分析[J]. 刘恩博,李智深,陈旗,张钰. 太赫兹科学与电子信息学报. 2019(06)
[3]开关电源RE102仿真与实测[J]. 刘恩博,朱俊颖,王海星,薄元窈. 安全与电磁兼容. 2019(04)
[4]PCB板静电放电的仿真分析[J]. 许文婷,杨兰兰,屠彦. 真空科学与技术学报. 2018(04)
[5]PCB设计中电磁兼容技术的应用研究[J]. 熊宁. 河南科技. 2017(09)
[6]带缝隙腔体电磁谐振特性的仿真分析[J]. 刘恩博,王丹丹,陈珂,刘文奎,杜平安. 中国科技论文. 2016(16)
[7]线缆建模与仿真研究综述[J]. 刘嵘睿. 中国管理信息化. 2015(15)
[8]基于PEEC理论的线缆建模方法[J]. 周磊,孙艳超,林健,刘振. 舰船电子工程. 2015(06)
[9]以PCB为干扰源的带孔机箱电磁辐射特性仿真研究[J]. 刘恩博,杜平安,周元,任丹. 电子学报. 2015(03)
[10]PCB电磁辐射的仿真分析与优化[J]. 苏桃,田梦倩,王庆祥. 电子器件. 2014(04)
博士论文
[1]基于近场扫描的高速电路电磁辐射建模研究[D]. 项方品.浙江大学 2015
硕士论文
[1]基于近场扫描的PCB电磁辐射等效建模方法研究[D]. 肖银双.电子科技大学 2018
[2]互连线缆电磁辐射计算方法研究[D]. 张冰雪.电子科技大学 2018
[3]板级电磁辐射偶极子阵列等效建模研究[D]. 孔文杰.浙江大学 2016
[4]开关电源传导电磁干扰建模研究[D]. 冯强.西南交通大学 2015
[5]板级信号完整性、电源完整性和电磁干扰研究[D]. 姜攀.内蒙古大学 2015
[6]PCB电路与结构的EMC协同仿真技术研究[D]. 孙冉.西安电子科技大学 2014
[7]DC-DC开关电源中的电磁兼容分析与设计[D]. 胡智评.南京理工大学 2014
[8]高速PCB设计的电磁特性研究[D]. 高士强.内蒙古大学 2014
[9]电磁兼容问题中PCB辐射干扰源等效建模方法研究[D]. 曹钟.电子科技大学 2014
[10]高速PCB电路中噪声抑制的分析与研究[D]. 姜宏丰.西安电子科技大学 2014
本文编号：3334303
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CE102限值
电子科技大学硕士学位论文8而诸如其他测试传导干扰的标准依据不同工况、不同频率、不同受试设备之间合理选择，CE101标准适用于25Hz-10kHz频段的水面舰船、飞机等上面电源线上的传导干扰检测；CE106标准适用于10kHz-40GHz天线端口的传导发射，多用于发射机、接收机和放大器的天线端口；CE107标准适用于因开关操作而可能在直流或交流电源线上产生尖峰信号的工况下。针对电子产品的辐射干扰试验来说，在众多EMC认证标准中多为远场测量，而远场测量只是给出一个较精确的超标的幅值频谱图，无法精确到产品具体何处超标或者何处电磁泄露较大，因此在近场测试产品设备的辐射值时，工程师可用近场探头连接放大器，后级再连接接收机或者频谱仪，如图1-4所示，进行近场测试，此种实验方法可具体定位干扰源，提高测试的灵活性。图1-4近场探头测试频谱仪是一台在一定频率范围内扫描的接收机，采用频率扫描超外差的工作方式。相对于时域信号来说，信号在所有特征中，频率特征是最稳定的，频谱仪是直接得到频域下的结果，从而较简单的就可以判断出干扰信号的频率。然而近场EMI测量的问题在于使用近场探头的测量结果并不是最终的电场值或者磁场值，搭接近场探头的频谱仪测试结果多为功率或电压频谱图，需要经过一定公式理论换算成电场值或磁场值，因此近场测试的方法多用于诊断具体是何处泄露严重。另外，在多数认证机构中，都是进行的远场测量，测试方法按照GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射与敏感度要求与测量》中的标准在如图1-5暗室中实验，此种方法成本高，所花时间久，但是结果精确。被测设备近场探头放大器接收机或频谱仪
第一章绪论9图1-5暗室在暗室中使用经过校准的各类天线进行测试，如图1-6为杆天线、双锥天线、双脊喇叭天线，而且不同的天线对应着不同的测试频段，可依据具体的实验要求进行辐射发射的精确测试。(a)(b)(c)图1-6测试天线。(a)杆天线；(b)双锥天线；(c)双脊喇叭天线
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SIwave的设备级辐射发射仿真分析[J]. 刘恩博,薄元窈,王媛. 安全与电磁兼容. 2020(01)
[2]设备级线缆强电磁辐照敏感度仿真分析[J]. 刘恩博,李智深,陈旗,张钰. 太赫兹科学与电子信息学报. 2019(06)
[3]开关电源RE102仿真与实测[J]. 刘恩博,朱俊颖,王海星,薄元窈. 安全与电磁兼容. 2019(04)
[4]PCB板静电放电的仿真分析[J]. 许文婷,杨兰兰,屠彦. 真空科学与技术学报. 2018(04)
[5]PCB设计中电磁兼容技术的应用研究[J]. 熊宁. 河南科技. 2017(09)
[6]带缝隙腔体电磁谐振特性的仿真分析[J]. 刘恩博,王丹丹,陈珂,刘文奎,杜平安. 中国科技论文. 2016(16)
[7]线缆建模与仿真研究综述[J]. 刘嵘睿. 中国管理信息化. 2015(15)
[8]基于PEEC理论的线缆建模方法[J]. 周磊,孙艳超,林健,刘振. 舰船电子工程. 2015(06)
[9]以PCB为干扰源的带孔机箱电磁辐射特性仿真研究[J]. 刘恩博,杜平安,周元,任丹. 电子学报. 2015(03)
[10]PCB电磁辐射的仿真分析与优化[J]. 苏桃,田梦倩,王庆祥. 电子器件. 2014(04)
博士论文
[1]基于近场扫描的高速电路电磁辐射建模研究[D]. 项方品.浙江大学 2015
硕士论文
[1]基于近场扫描的PCB电磁辐射等效建模方法研究[D]. 肖银双.电子科技大学 2018
[2]互连线缆电磁辐射计算方法研究[D]. 张冰雪.电子科技大学 2018
[3]板级电磁辐射偶极子阵列等效建模研究[D]. 孔文杰.浙江大学 2016
[4]开关电源传导电磁干扰建模研究[D]. 冯强.西南交通大学 2015
[5]板级信号完整性、电源完整性和电磁干扰研究[D]. 姜攀.内蒙古大学 2015
[6]PCB电路与结构的EMC协同仿真技术研究[D]. 孙冉.西安电子科技大学 2014
[7]DC-DC开关电源中的电磁兼容分析与设计[D]. 胡智评.南京理工大学 2014
[8]高速PCB设计的电磁特性研究[D]. 高士强.内蒙古大学 2014
[9]电磁兼容问题中PCB辐射干扰源等效建模方法研究[D]. 曹钟.电子科技大学 2014
[10]高速PCB电路中噪声抑制的分析与研究[D]. 姜宏丰.西安电子科技大学 2014
本文编号：3334303
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