开关电源的电磁兼容性研究-文献综述

第1页开题报告（文献综述）1.引言电磁兼容性是指设备在规定的电磁环境中,不因受电磁干扰而降低工作性能,以及它本身的电磁发射不应大于规定的极限值,以免影响其它设备的正常工作。电磁干扰可通过传导、辐射(或感应)的途径传播。电磁兼容性用电磁发射(传导、辐射)和敏感度来衡量。电源是电子设备的重要组成部分，电源设备的供电质量及其可靠性直接影响到整个电子设备的质量。随着电子技术的高速发展，电子、电器设备系统获得了越来越广泛的应用，从而使电磁环境日益复杂。开关电源具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、稳压范围宽等特点，因此被广泛用于通信设备、自动控制、家用电器、计算机等电子设备中。而且，开关电源采用更高开关频率的功率管代替工频变压器，并采用软开关、功率因数补偿等技术使得其体积小、重量轻、效率更高，在中小功率的市场已经代替了线性稳压电源的地位。方案但是，开关电源自身会产生较强的电磁干扰（EMI）。这些电磁干扰随着开关电源开关频率的提高、输出功率的增大而明显的增强，经传导和辐射会污染周围电磁环境，对通信设备和电子仪器造成干扰，影响周围电子设备的正常运行。随着电子产品的电磁兼容性（EMC）日益受到重视，减少和抑制开关电源的电磁辐射，提高电子产品的质量，使之符合各国强制性产品认证，而开关电源的电磁兼容问题更是受到重视。2.电磁干扰原理2.1开关电源电磁干扰产生的机理开关电源（SwitchModePowerSupply）本身是一个很大的噪声源，在它不断的向高频化、小型化发展过程中，其噪声影响也在增大。有EMI就必然有干扰源、祸合途径以及对电磁干扰发生响应的电路、装置或系统。因此要想达到兼容，需要消除干扰源，或削弱它的强度；移除祸合途径，或减少祸合度;精心设计受扰设备的选择性并且提高其抗干扰能力。第2页2.2电磁干扰的耦合途径在电磁兼容设计过程中要从电磁干扰产生的三个条件着手。其中，移除干扰源是最彻底消除干扰的办法。但受条件限制，一般难以达到目的，只能从切断耦合合途径，改善受害设备自身的设计来降低干扰程度来达到目的。耦合是干扰源与受害设备之间的通道。一般来说，切断通道是降低或消除电磁干扰电子设备的最常用手段，也是最有效的办法。其最大的优点是主动权掌握在设计者手中。祸合途径有：传导祸合、辐射耦合、感应祸合、共阻抗祸合以及它们之间的组合。3.开关电源传导干扰仿真分析目前，在应用较广泛的电子仿真软件中，Multisim是应用较多的一种。Multisim能够把仿真与电路原理图的设计紧密的结合在一起。广泛应用于各种电路分析，可以满足电子电路动态仿真的要求。其元件模型的特性与实际元件的特性十分相似，因而它的仿真波形与实验电路的测试结果相近，对电路设计有重要指导意义。4.开关电源电磁干扰的抑制措施从电磁兼容的三要素讲,要解决开关电源的电磁干扰问题,可从3个方面入手:减小干扰源产生的干扰信号；切断干扰信号的传播途径；增强受干扰体的抗干扰能力。为此，抑制开关电源电磁干扰要采取的主要方法有：电路措施、EMI滤波、元器件选择、屏蔽、印制电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)抗干扰设计等。4.1带有无源共模抑制电路的仿真电路基于补偿原理的共模干扰抑制技术室通过提取开关栅源极的dv/dt，并把它反相，然后加到一个补偿电容上，从而形成补偿电流对干扰电流进行抵销。即,补偿电流与干扰电流等幅相反，并同时流入接地层。根据基尔霍夫电流定律，这两股电流在接地点汇流为零。于是，50的阻抗稳定网络（LISN）电阻上的共模干扰电压被大大减弱。图3.3.2给出了加入共模抑制电路的仿真电路图。如图，从开关器件过来的dv/dt所导致的寄生电流注入接地层，干扰抑制电路产生的反相补偿电流也同时注入接地层。理想的状况就是这两股电流相加为零，从而大大减少流向LISN电阻的共模电流。将变压器的励磁电感附加一个反向绕组Lm1,使其在附加电容Cr1上产生和由寄生电容Cr引起的寄生干扰电流第3页反相补偿电流。5.课题的目的、意义随着功率半导体器件性能的提高和开关变换技术的革新,电力电子技术已经广泛地应用到了各式各样的电气设备中。开关电源与线性稳压电源相比,具有功耗小、效率高、体积小、重量轻、稳压范围宽等特点,广泛用于计算机及外围设备、通信、自动控制、家用电器等领域。但开关电源的突出缺点是产生较强的电磁干扰(EMD）。EMI信号既占有很宽的频率范围,又有一定的幅度,经传导和辐射会污染电磁环境,对通信设备和电子仪器造成干扰。如果处理不当,开关电源本身就会变成一个干扰源。随着电子产品的电磁兼容性(EMC)日益受到重视,抑制开关电源的EMI,提高电子产品的质量,使之符合有关EMC标准或规范,已成为电子产品设计者越来越关注的问题。结论通过这次毕业设计，我学到了不少课本上没有的知识，也锻炼了自己的查阅、研究资料的能力，将以前学过的零散的知识串到一起，并学到了很多课外的知识。通过长时间的查阅资料，调试仿真，能从理论和仿真中证明存在开关电源存在电磁干扰，但也存在一些不足之处，例如在仿真无源共模抑制电路时，电阻波形及电压较小，虽经多次调试，但效果不大。第4页参考文献1汤佩娥.开关电源的电磁兼容性设计.J.电讯技术.1996，36（4）：5762.2汤璐.开关电源的电磁兼容性研究.D.天津理工大学.2007，12.3冯超.开关电源的电源兼容性研究.D.哈尔滨工程大学.2011，3.4沙占友.电磁兼容性的设计与测量.J.电子测量技术.1997，（04）：3336.5田亚芳，贾利锋，高金辉.开关电源的电磁兼容性设计.J.河南科学.2012,30（8）：10621065.6朱明杰.开关电源的电磁兼容设计.J.电气开关，2009，（06）：2022.7梁凯，熊腊森，姚高尚，简虎.开关电源的电磁兼容性设计.J.电源技术应用.2007，10（02）:1823.8孙华军，徐钊，熊树.开关电源