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无源环形平面EMI滤波器的设计研究

作　者: 朱叶
导　师: 王世山
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: EMI滤波器 电磁集成 寄生参数 插入增益 混合噪声
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
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内容摘要


EMI滤波器是抑制电力电子装置传导电磁干扰经济有效的手段之一，而传统滤波器体积重量偏大，功率密度低，其扼流圈和滤波电容皆存在较大的寄生参数，也极大地影响了EMI滤波器的高频滤波性能。因此，本文以符合现代开关电源要求的无源环形电磁集成平面EMI滤波器为对象，对其电磁特性及设计方法进行研究。本文论述了平面EMI滤波器各部件的电磁集成原理与主要参数及寄生参数的提取方法，建立了各部件的电磁场数值计算模型，在此基础上进一步研究了各部件之间的电磁耦合效应，仿真和实验验证了数值计算模型的有效性和精确性。本文利用等效电路求解法，量化分析了差、共模噪声相互转化与无源元件阻抗不对称程度的关系，针对传统EMI滤波器差、共模解耦设计的缺陷，提出阻抗对称性更优的“感容”集成单元新结构，较明显地减小了绕组错位带来的LC单元之间的阻抗不对称，同时降低了滤波器的接地阻抗。二端口网络S参数测试法在滤波器插入增益测试中的应用，在极大提高测试的精度的同时，也方便了滤波器设计和实施。本文以单管Boost型PFC电路为例，详细分析了混合噪声的产生和抑制机理，说明了其对差模噪声测试以及差模电容设计的影响，提出了平衡电容法测量纯差模噪声以减小差模电容设计值的措施，实验验证了其可行性，之后，进一步总结了在不同电路拓扑和噪声源阻抗下，差模电容设计所遵循的规律。论文针对89W市电输入的PFC+Flyback开关电源变换器，给出了无源环形平面EMI滤波器的具体实现方案，并成功设计了滤波器的主要尺寸结构，实验验证了所设计滤波器的插入增益与滤波效果相对于传统EMI滤波器的优越性，对平面EMI滤波器的设计具有一定的指导意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
图表清单  8-10
注释表  10-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 电磁兼容  12-15
    1.1.1 电磁兼容基本概念  12
    1.1.2 电力电子装置中的电磁兼容  12-15
  1.2 EMI 滤波器研究现状  15-18
    1.2.1 分立元件组成的 EMI 滤波器  15-17
    1.2.2 平面电磁集成 EMI 滤波器  17-18
  1.3 平面 EMI 滤波器研究意义与挑战  18-19
  1.4 本文主要内容  19-20
第二章 EMI 滤波器各部件的平面集成与电磁参数提取  20-37
  2.1 差、共模扼流圈与共模电容的电磁集成  20-32
    2.1.1 集成结构与原理  20-21
    2.1.2 共模电感参数提取  21-24
    2.1.3 共模电容参数提取  24-27
    2.1.4 差模电感参数提取  27-32
  2.2 平面差模电容  32-34
    2.2.1 平面结构与原理  32-33
    2.2.2 差模电容参数提取  33-34
  2.3 平面 EMI 滤波器整体封装  34-36
    2.3.1 整体结构与等效电路  34-35
    2.3.2 部件间电磁耦合  35-36
  2.4 本章小结  36-37
第三章 平面 EMI 滤波器设计方法与噪声分析  37-53
  3.1 引言  37
  3.2 滤波器元件参数设计方法  37-39
    3.2.1 噪声的分离测试  37-38
    3.2.2 滤波器差、共模解耦设计  38
    3.2.3 滤波器设计面临的挑战  38-39
  3.3 差、共模噪声转换机理与抑制措施  39-48
    3.3.1 噪声转换机理  39-42
    3.3.2 平面滤波器结构优化  42-44
    3.3.3 S 参数法测插入增益  44-48
  3.4 混合噪声与抑制措施  48-52
    3.4.1 混合噪声产生机理  48-49
    3.4.2 差模电容设计  49-51
    3.4.3 小结  51-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章 平面 EMI 滤波器的实现  53-62
  4.1 实验对象和环境  53
  4.2 滤波器设计流程  53-57
    4.2.1 噪声测试  53-54
    4.2.2 滤波器解耦设计  54
    4.2.3 平面滤波器尺寸参数设计  54-57
  4.3 滤波性能测试  57-61
    4.3.1 插入增益  57-58
    4.3.2 噪声抑制效果  58-60
    4.3.3 滤波器参数优化  60-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章 总结与展望  62-64
  5.1 工作总结  62
  5.2 后续工作展望  62-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
攻读硕士期间发表论文与参与项目  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 滤波技术、滤波器
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