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开关电源传导干扰仿真分析

作　者: 童跃光
导　师: 梁振光
学　校: 山东大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 开关电源电磁兼容传导干扰辐射测试 PSpice仿真 GPIB
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着电子技术的发展，电磁兼容性的研究工作越来越受到人们的重视。本文主要就反激式开关电源的传导干扰进行了仿真；对辐射干扰的特点进行了分析。以反激式开关电源为研究对象，综述了开关电源产生传导电磁干扰的干扰源和干扰传播路径。分析了电阻、电容、电感等元件的高频特性，利用电阻、电容、电感、变压器、MOSFET、二极管的高频模型组建了仿真电路。分析了开关电源传导干扰的产生及耦合路径，根据干扰电流的大小和流动的方向标识出了干扰耦合的路径。使用PSpice软件模拟仿真，对比分析了电压器漏电感、散热片对地电容、MOSFET寄生电容C_gdo、C_gso、二极管电容C_jd等参数对干扰大小的影响。开关管MOSFET在断开时，会在变压器漏感上产生感应电动势E=-L_p（di／dt），叠加在变压器绕组N_p的关断电压上，形成关断电压尖峰。漏感越大电压尖峰越高，震荡波形的幅度越大，衰减需要的时间越长，干扰越严重。散热片电容的大小对干扰大小影响很大，共模干扰主要是因为很大的电压跳变dv／dt使散热片电容不断充放电产生很大的干扰电流，散热片电容越大干扰越严重。MOSFET寄生电容C_gdo小的MOSFET电压变化率dv／dt大，干扰也就严重；反之，干扰就小一些。MOSFET的寄生电容C_gso、二极管的结电容C_jd对干扰的作用不大。最后参考其他文献给出了抑制干扰常用的方法，这些工作对开关电源的电磁兼容性设计具有一定的指导作用。辐射干扰测试在电磁兼容中至关重要。本文在最后着重阐述了基于GPIB接口的辐射EMI测试系统，分析了辐射EMI的特点及测试方法。提出了使用Matlab仪器控制工具箱，通过GPIB接口来控制转台、天线高度和EMI接收机，对辐射干扰进行了测试的方法。辐射干扰的大小受天线高度、EUT方位角度和频率波段三者共同影响。

全文目录

目录  4-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
符号说明  9-10
第一章绪论  10-19
  1.1 电磁兼容的研究意义及发展  10-12
    1.1.1 电磁兼容及电磁干扰的危害  10-11
    1.1.2 电磁兼容技术发展概况  11-12
  1.2 电磁干扰三要素  12-14
  1.3 开关电源电磁兼容的发展状况  14-16
  1.4 开关电源电磁兼容性的现状  16-17
  1.5 开关电源的电磁干扰源  17-18
  本论文主要内容  18-19
第二章反激式开关电源EMC的仿真模型  19-30
  2.1 反激式开关电源工作原理  19
  2.2 电路元件的高频模型  19-26
    2.2.1 电阻的高频模型  20
    2.2.2 电感的高频模型  20-21
    2.2.3 电容高频的模型  21-22
    2.2.4 功率场效应管(MOSFET)模型  22-24
    2.2.5 二极管模型  24-25
    2.2.6 变压器的模型  25-26
  2.3 线性阻抗稳定网络(LISN)作用及其模型  26-27
  2.4 开关电源的高频电路模型及干扰耦合的路径  27-29
  本章小结  29-30
第三章基于PSpice的传导干扰仿真分析  30-49
  3.1 PSpice仿真软件与其它仿真软件的比较  30-31
  3.2 开关电源的PSpice仿真电路  31-32
  3.3 仿真结果分析  32-46
    3.2.1 电磁干扰的产生  34-36
    3.2.2 不同参数对干扰的影响  36-45
      3.2.2.1 变压器漏电感L3的影响  37-39
      3.2.2.2 散热片对地电容C3的影响  39-41
      3.2.2.3 MOSFET寄生电容C_(gao)的影响  41-42
      3.2.2.4 MOSFET寄生电容C_(gso)的影响  42-43
      3.2.2.5 二极管结电容C_(jd)的影响  43-45
    3.2.3 传导路径的分析  45-46
  3.3 干扰抑制的方法  46-47
  本章小结  47-49
第四章辐射EMI测试系统和测量方法  49-56
  4.1 辐射测试系统的构成  49-50
  4.2 测试系统的控制  50-51
  4.3 辐射测量方法与结果分析  51-54
  本章小结  54-56
第五章总结  56-58
参考文献  58-62
致谢  62-64
硕士期间发表论文情况  64-65
学位论文评阅及答辩情况表  65

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