开题报告-通信用变换器EMI滤波器的研究及设计

本科学生毕业设计（论文）开题报告1、 设计目的及意义（含国内外的研究现状分析）通信电源是构成各种通信手段必不可少的组成部分，对确保通信质量具有十分重要的影响。随着通信技术的快速发展和通信设备的不断更新，现代通信网络对电源系统供电质量的要求越来越高。而要通信电源产品能达到高效率、高功率密度等要求，这就要求通信电源设备对电能变换的高频化。在新型功率器件不断涌现和“软开关”技术迅猛发展的背景下，高频开关电源在通信设备中得到了广泛的使用，DC/DC变换器是高频开关电源中的一个重要组成部分，该单元由高频功率开关与变压器、高频整流器组成，将直流变换成高频交流，经变压器隔离、降压整流变成直流，其控制由脉冲宽度调制专用集成控制器担任。国外用于通信设备的机架电源的DC/DC变换器其变换频率一般在500KHz以下，更高频率的DC/DC变换器尚处于实验阶段。由于频率高，势必产生很强的EMI，继而影响到通信质量，这就需要在这方面研究以解决该问题。同时随着国际电磁兼容法规的日益严格，产品的电磁兼容性能指标要求越来越高。为了减小电气电子设备间的相互干扰，营造良好的电磁工作环境，世界各国都制定了各自的电磁兼容标准，以利于设备相互间的工作协调，如国际电工委员会的IEC61000及CISPR系列标准、欧共体的EN系列标准、美国联邦通信委员会的FCC系列标准、北美标准等等，未达到电磁兼容标准的产品不准进入市场。因此，对通信用DC/DC变换器EMI滤波器的研究是很有必要的。一般来说，电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility ,EMC)是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。具体包括以下两方面的含义:(l)电子设备或系统内部(包括部件和子系统)在自己所产生的电磁环境及在它们所处的外界电磁环境中，能按原设计要求正常运行。(2)设备或系统自己产生的电磁噪声必须限制在一定的电平，电磁干扰不对周围的电磁环境造成严重的污染和影响其它设备或系统的正常运行。电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)的构成有三个要素:干扰源、噪声的藕合路径及被干扰设备。因此，电磁兼容要解决的主要问题是:削弱干扰源的能量，隔离或减弱噪声祸合途径及提高设备对电磁干扰的抵抗能力。电磁干扰能量主要通过辐射性祸合和传导性祸合进行传输。屏蔽、滤波和接地是最常用的电磁兼容控制技术。屏蔽用于切断空间的辐射发射途径，滤波用于切断通过导线的传导发射途径，而接地的好坏则直接影响到设备内部和外部的电磁兼容性。本文从电磁兼容的角度出发，旨在通过设计输入滤波器和输出滤波器来使开关电源达到电磁兼容标准。通过分析通信用DC/DC变换器的入网标准及其电磁干扰信号特点，提出了滤波器性能指标，然后根据这些指标来设计变换器的输入滤波器和输出滤波器，并建立数学模型，用MATLAB进行仿真分析。2、 基本内容和技术方案基本内容：归纳通信用DC/DC变换器的要求，如电话衡重杂音、峰峰值杂音、宽频杂音、离散杂音输出纹波、THD、绝缘强度等参数要求及影响因素，设计变换器的输入滤波器和输出滤波器，并建立数学模型进行仿真分析。技术方案：(1) 熟悉通信用DC/DC变换器的工作原理及其滤波要求，分析电磁干扰的产生及其影响，探讨研究设计的意义；(2) 根据通信用DC/DC变换器的入网标准来设计输入滤波器和输出滤波器，通过分析选择滤波器基本结构；考虑电源滤波器为达到最佳消除噪声的能力，不光要依靠滤波器电路的滤波功能，而且还要依靠电路阻抗不匹配原理(阻抗不匹配就会产生反射，这样就能反射噪声，使之不能通过滤波器，进而达到最佳滤波效果)。而且商用产品为了覆盖大多数的应用范围，故采用比较保险的型滤波结构；(3) 详细设计整个EMI电源滤波器的结构，并进行滤波电感、电容的计算与型号选择；(4) 熟悉MATLAB原理及编程方法，建立滤波器的高频等效电路模型并用MATLAB进行仿真分析，修正滤波器元器件参数。3、进度安排第12周： 毕业实习，撰写毕业实习报告；第34周： 翻译外文资料，初步确定方案，完成开题报告；第5周： 确定最终方案，并进行可行性分析；第68周： 硬件设计及程序代码编制；第9周： 中期检查；第1011周： 综合调试，根据结果完善系统；第1214周： 完成论文撰写；第15周： 论文答辩；第16周： 论文装订。