高功率密度開關(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)展趨勢而新近出現(xiàn)的開關(guān)功率變換器，其優(yōu)點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)界對該類變換器的關(guān)注還停留在動態(tài)特性、溫度特性及效率等系統(tǒng)電參數(shù)層面，而對其獨特EMI特性的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。事實上，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)意義和實用價值。
　　本文針對采用同步整流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對系統(tǒng)EMI特性的影響及由過孔導(dǎo)致的柵極驅(qū)動近場耦合干擾等核心問題進行了研究。主要創(chuàng)新成果如下:
　　1.以LLC諧振高功率密度變換器為研究對象，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接收機算法，并應(yīng)用二分逼近、截斷取值等方法，大幅降低了模型復(fù)雜度與計算資源消耗，基于該模型，在系統(tǒng)設(shè)計時便可對EMI情況進行預(yù)測。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)測的目的。
　　2.通過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，進一步揭示了EMI噪聲通過原副邊互電容傳遞的機理。
　　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)點對地等效電容達(dá)56％。
　　5.設(shè)計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，實測結(jié)果顯示，其EMI噪聲在全頻段下降9dBμV以上，個別頻段最高下降達(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)納時造成