开关电源电磁辐射建模与仿真研究

发布时间：2017-09-12 11:46

  本文关键词：开关电源电磁辐射建模与仿真研究

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【摘要】：开关电源大都工作在高频状态下,开关管的高频通断会引起强烈的电磁干扰问题。电磁干扰既会降低电源本身的工作能力,还会将能量辐射到系统外。辐射到系统外的能量会降低周围电子设备的运行能力或危害人体的健康。因此,对开关电源电磁干扰问题的探究兼具理论和实际应用的双重意义。对干扰源的研究就是从根本上着手解决电磁干扰问题。因此,文章主要研究了功率电路的辐射干扰。在对电磁辐射测试要求与开关电源产生辐射的机理进行分析后,本文先从电路的基本元器件(电阻、电感、电容、功率场效应管和功率二极管)入手,对元器件进行高频等效建模,然后对开关电源进行整体建模。建模完成后再进行时域仿真与频域分析。本文分析了Dual Boost PFC电路的工作原理,探究了主电路电磁辐射产生的原因,得出了开关环路电流的高频分量是功率变换器的主要辐射源。文章还给出了Dual Boost PFC主电路主要元器件的参数及型号,并对主电路进行了时域仿真与频域分析。从频域分析结果中,印证了开关环路电流的高频分量和开关管漏极电压的高频分量是造成电路电磁辐射的主要原因。文章最后采用电偶极子模型和磁偶极子模型作为电磁场模型用MATLAB软件进行了电磁场仿真,并分析了两个模型的电场和磁场的分布情况。分析结果表明了在近区场,电偶极子的磁场强度比磁偶极子的磁场强度小,但二者的电场分布和磁场分布的变化趋势相差不大,且都分布均匀。
【关键词】：开关电源 电磁兼容 辐射干扰 辐射测试
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要2-3
• abstract3-6
• 第一章 绪论6-12
• 1.1 选题背景6-7
• 1.2 研究目的与意义7-8
• 1.3 国内外研究现状8-9
• 1.3.1 开关电源的EMI建模8-9
• 1.3.2 电磁辐射研究现状9
• 1.4 本课题的主要研究内容9-12
• 第二章 电磁兼容与辐射的测量12-20
• 2.1 电磁兼容的相关概念12
• 2.2 电磁兼容的组织和标准12-15
• 2.2.1 电磁兼容的相关组织12-14
• 2.2.2 电磁兼容标准14-15
• 2.3 电磁辐射测试15-19
• 2.3.1 辐射发射测试的实质15-17
• 2.3.2 电磁兼容性测试要求17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 开关电源与电磁辐射20-30
• 3.1 开关电源的工作原理20-23
• 3.1.1 降压变换电路20-21
• 3.1.2 升压变换电路21-22
• 3.1.3 升降压变换电路22-23
• 3.2 Dual Boost PFC电路23-27
• 3.2.1 主电路23-25
• 3.2.2 控制的实现25-27
• 3.3 Dual Boost PFC电路电磁辐射产生机理分析27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 元器件的EMI模型30-38
• 4.1 无源器件的建模30-33
• 4.1.1 电阻的高频等效模型30-31
• 4.1.2 电容的高频等效模型31-32
• 4.1.3 电感的高频等效模型32-33
• 4.2 有源器件的建模33-36
• 4.2.1 功率开关管模型33-35
• 4.2.2 功率二极管的高频等效模型35-36
• 4.3 本章小结36-38
• 第五章 Dual Boost PFC电路的仿真38-44
• 5.1 元器件的选取38-40
• 5.2 控制回路的实现-控制芯片IR1150S40-41
• 5.3 仿真分析41-42
• 5.4 本章小结42-44
• 第六章 电磁场仿真44-52
• 6.1 电偶极子44-46
• 6.2 磁偶极子46-48
• 6.3 电磁场仿真48-51
• 6.3.1 电场仿真49-50
• 6.3.2 磁场仿真50-51
• 6.4 本章小结51-52
• 第七章 总结52-54
• 参考文献54-58
• 攻读学位期间发表的学术论文58-60
• 致谢60-61

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本文编号：837041