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开关电源转换器实施排放研究以及EMI滤波系统设计程序

rathyRaj.N一号OM SajiChandrachy2师傅kprakash3KKMKUNDAN4
  1. StudentCE部TOCH科技学院,Cochin,印度
  2. sci/Engrssd/RFSG/AVN、VSSC、Thiruvananthapuram
  3. ECE系教授,TocH科技学院,Cochin,印度
  4. sci/Engr,DRFD/RFSG/AVN,VSSC,Thiruvananthapuram,印度
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抽象性

电磁干扰一直是高频和高速电路切换的一个主要问题,特别是在运载火箭电源系统方面。交换电转换器生成EMI干扰其他敏感设备正常操作并可能造成操作故障这些效果对运载火箭电子包件至关重要,应仔细审查它是否符合EMC标准要求。EMI可操作EMI或半半成形EMI电磁干扰滤波处理方式与有效控制操作EMI设备处理方式相似。行为EMI主要由常用模式和差分模式噪声组成论文中研究切换电源转换器进行的排放并显示系统设计程序EMI滤波符合军事标准MIL-STD461C设计程序基于实测操作排放设计程序在本文件中讨论,分别考虑常用模式和差分模式段并讨论制造阶段各种考虑因素提高设计滤波性能滤波尺寸优化考虑包括定位、常用模式阻塞尺寸优化、磁核心材料、综合常用模式和差分模式感应器等

关键字
开关电源转换器 Acted Emmission EMI滤波

导 言
切换电源转换器排放一直是电源电子学[5]的一个主要问题开关电源转换器中能量存储元件(转导器、感波器和电容器)大小随着开关频率增加约线性下降[8]高密度电源通常需要高交换频率和快速半导体设备高交换频率加电流和电压增速d/dt和dv/dt对电源电磁兼容性能产生有害影响这些效果对运载火箭电子包件至关重要,应仔细审查它是否符合EMC标准要求。电子设备以不可预测方式处理瞬态能量这是一项重大挑战EMI实践通常使用最后分钟试试方法而不仔细规划设计再者,最后一分钟补丁解决方案有时甚至达不到规范要求,这导致设备故障或甚至故障并需要重新设计全转换器
常用电磁共噪由二机制产生,即微调噪声和普通调噪声差分模式干扰源由MOSFET或二极管交换电流dv/dt高率寄生电容解析法
EMI滤波法是最合适的方法下块图说明这一点
输入过滤器设计从测量常用模式和差分模式噪声开始,源头EMI-开关电源转换器表示电转换器必须在输入滤波设计前物理构造系统设计程序分别考虑常用模式和差分模式段

EMIFILTER设计
设计程序基础知识公共模式和差分模式EMI行为排放测试必须先根据MILSTD 461C进行测量流探针用于将全部EMI分解为CM和DM组件,无需特殊噪声分离器

作用系统初步EIM测量
阻抗线稳定网的目的是为正常排出提供稳态阻抗力,同时不干扰测试设备所需的正常电流电线频率LISN提供低阻抗路径从电源到负载阻抗和高阻抗路径从负载到地面LISN主要函数
(1) 只传递dc或ac权限测试样本
防止测试样本电磁噪声回电总线
阻塞电源R-F连接测试样本
测试期间,LISN置入产品和实际电线间,以显示已知阻抗产品电线终端的情况,频率范围为150KHz至30MHzoneLISN插入电线热端,one插入中端电线图3显示50mHLISN电路用于大多数测试排放
imf电容C2上LISN短片侧排出可变阻抗实电线,以免影响测试结果50微H注入器L1带频增强阻抗电容C1用电量测量器对接电线1000-2013电阻R1卸载LISN电容时从电线上去除LISN通常测量使用Fig-2显示的两条LISN电路噪声水平单测线和中性中任何一方不达标,设备与EMC不兼容
图4.显示典型EMI滤波配置以下是设计基准EMI滤波的一般步骤
开工EMI滤波设计中必须考虑的第一步是通过测量系统精确测量测试设备线上和中性排放公共模式和差分模式噪声计算
图像显示
二叉第二步是使用以下两个方程确定CM-噪声减慢:Vreq,CM-dB和DM噪声减慢:Vreq,DM-d
图像显示
哪里(VCM)db和VDM)db从第一步起即为基线噪声电压db指MILSTD461C规定的操作EMI限值CF(dB)表示设计方法中避免设计错误的校正因子+6dB通常添加,因为测量CM噪声和DM噪声使用当前系统均高于实际值3dB,并因为测量CM和DM噪声电压可能处于阶段,这将导致总误差6dB估计所需减速
第三步是确定二阶L-C滤波对CM和DM最小角频率Fig.5和Fig.6分别显示EMI等效电路CM噪声和DM噪声,这些电路计及频谱分析器50/2013输入阻抗效果
无L-C滤波输出源对L-C滤波输出源比输出功率与输出电压平方相同阻抗负载,L-C滤波分解可表示减法如下:
图像显示
角频FR、CM和FR方程(2)和(3)对称频率轴上40dB/cade斜坡最小相交
4级设计的最后一步是确定前一步从角频率(fR,CM)和(fR,DM)发现的EMI滤波值(LCM,CCM)和(LDM,CDM)。
图像显示
Fig.7汇总显示拟滤波设计过程步骤
滤波组件值使用上文描述的图形方法设计EMI过滤器使用此方法设计时可能不压缩尺寸[5]

裂变悬浮
优化EMI滤波尺寸有几个因素还必须避免常见错误实践重要方面

冲刷
CM噪声从电路传播到地面阻抗分层连接对滤波性能有极大影响某些关键参数影响阻抗作用是使用电线或铜屏和连接实际长度使用铜块接通有助于减少系统内CM噪声,因为它们阻抗力较小铜泡沫引文比线长度相同低

CMCHQESIZE悬浮
实现高密度EMI滤波需要最小化DM电容和CM锁塞有感想设计方法 聚焦总空间利用设计教程时多层通风使用允许使用小得多核心,特别是使用薄线时使用小得多核心并用多层通风改变感应器寄生物, 并因此改变高频行为具体地说,有效并行电容(EPC)即感带式转动寄生电容,显著增加。尽管如此,像[15]中建议的方法可以帮助取消EPC,提高高频性能
提高当前密度并使用多层通风是减少内存锁件和整个滤波卷积的有效方法滤波全增近3倍但这些方法有一些缺陷,如高ECC和高操作温度温度上升可能对应用产生问题,并会影响通量密度饱和度(Bsat),这是温度函数具体地说,Ferrite核心Bsat高温可低得多并因DM流而饱和阻塞CM锁住量会大为减少 达不到标准避免这种意外性能的好方法就是使用不同磁素,如纳米晶核,磁通量饱和度高得多[4],渗透性温度不变

磁元核心材料
Nanocrystal核心似乎最适合CM锁塞的材料,因为它们渗透性强,比ferrite高约3倍取同文引文所需转转数小于用推理产生小得多渗漏DM噪声受此减少渗漏的极大影响,Namcrystine核心行为中频段(介于10至250khz之间),渗透性下降比发酵快得多。使用纳米晶核的主要长处是体积下降和高频行为

集成CMD编译器
集成感应器配置方法可以是把低渗透核心置入锁塞结构实例库木核心能力增加完全渗漏 阻塞或DM推理可渗透性高核心主要帮助内管推导,而低渗透性核心创建DM推导集成锁塞性能优于正则锁塞,并加减值同一技术还可用纳米晶核成功使用集成感应器结构通常比多层通风结构大DM推理器,因此带此结构的滤波器更适合高DM噪声电源系统当DM噪声低到多层倾斜结构能为DM噪声稀释提供足够的DM推理时,多层倾斜结构将是一个更好的选择为了最小化EMI滤波总尺寸,有必要选择正确滤波组件并接近电热机限值使用了解滤波应用环境在设计阶段也很重要

结论
详细研究切换电源排出系统实用EMI滤镜设计法正在研究中EMI过滤器设计大为减少裁试还讨论了提高基准滤波性能的各个方面

图一览


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图1 图2 图3 图4
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图5 图6 图7

引用