高功率密度開(kāi)關(guān)變換器的EMI特性研究.pdf

1、高功率密度變換器是一種應(yīng)現(xiàn)代電子產(chǎn)品的小型化、輕型化發(fā)展趨勢(shì)而新近出現(xiàn)的開(kāi)關(guān)功率變換器，其優(yōu)點(diǎn)在于能大大降低在系統(tǒng)中為電源模塊分配的體積。目前學(xué)界對(duì)該類變換器的關(guān)注還停留在動(dòng)態(tài)特性、溫度特性及效率等系統(tǒng)電參數(shù)層面，而對(duì)其獨(dú)特EMI特性的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。事實(shí)上，EMI作為功率變換器產(chǎn)品化中的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)之一，對(duì)系統(tǒng)的可靠性有重要影響。因此，研究高功率密度變換器的EMI特性具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文針對(duì)采用同步整流LLC諧振

2、半橋拓?fù)涞母吖β拭芏茸儞Q器中存在的EMI研究模型復(fù)雜、平面變壓器及多層PCB對(duì)系統(tǒng)EMI特性的影響及由過(guò)孔導(dǎo)致的柵極驅(qū)動(dòng)近場(chǎng)耦合干擾等核心問(wèn)題進(jìn)行了研究。主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:
　　1.以LLC諧振高功率密度變換器為研究對(duì)象，提出了解析/數(shù)值混合(HAN)EMI模型。該模型結(jié)合噪聲路徑與EMI接收機(jī)算法，并應(yīng)用二分逼近、截?cái)嗳≈档确椒?，大幅降低了模型?fù)雜度與計(jì)算資源消耗，基于該模型，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)便可對(duì)EMI情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。仿真結(jié)果顯示，

3、誤差可控制在±3dBμV以內(nèi)，達(dá)到了快速、精確預(yù)測(cè)的目的。
　　2.通過(guò)修正平面變壓器繞組電壓梯度描述，提出了更精確的寄生電容解析算法，并以此建立了三電容式平面變壓器等效模型，該模型能更好地描述EMI噪聲傳遞特性。結(jié)合該模型，進(jìn)一步揭示了EMI噪聲通過(guò)原副邊互電容傳遞的機(jī)理。
　　3.提出了一種新型并聯(lián)等電位式平面變壓器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用特殊的繞組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，使相鄰層繞組間電勢(shì)相等，在不降低耦合效率及器件集成度的前提下，可使原副

4、邊間互電容減小90％以上。
　　4.揭示了多層PCB傳遞EMI共模與差模噪聲的特殊機(jī)理，并基于理論分析提出了一種新型多層PCB鋪地層屏蔽結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果顯示，該結(jié)構(gòu)可有效減小噪聲節(jié)點(diǎn)對(duì)地等效電容達(dá)56％。
　　5.設(shè)計(jì)并研制了基于平面變壓器與多層PCB新結(jié)構(gòu)的EMI優(yōu)化樣機(jī)，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，其EMI噪聲在全頻段下降9dBμV以上，個(gè)別頻段最高下降達(dá)30dBμV以上。
　　6.修正了P/G層諧振理論中諧振頻率端接大導(dǎo)納時(shí)造成