EMI电源滤波器优化设计

论文摘要

本文首先介绍了利用傅立叶变换估算开关电源噪声频谱的方法,接着分别论述了开关电源中差模传导EMI噪声与共模传导EMI噪声的产生原因。在分析完EMI噪声产生原因以后,分析了噪声分离技术的现状,并指出传统噪声分离方法的缺陷。为了提高噪声分离网络的分离效果,引入传输线变压器来改善其性能。传输线变压器是用传输线绕在磁环上构成,工作时初次级之间的能量传输主要依靠线圈间分布电容的耦合作用,绕组间的分布电容与漏电感则成为传输线特性阻抗的组成部分,所以传输线变压器克服了传统变压器中漏感和分布电容对工作性能的影响。在理论分析的基础上,制作了特性阻抗为100Ω的传输线变压器,并利用该传输线变压器制作了噪声分离器样品。在分析EMI滤波器原理的基础上,分析了噪声源阻抗变化对滤波器性能的影响,从理论计算和仿真分析可以得出:对于共模EMI滤波器需要考虑噪声源阻抗的最大可能值;对于差模EMI滤波器需要考虑噪声源阻抗的最小可能值。在测量、分析共模与差模噪声的基础上,确定了EMI滤波器需要对噪声产生的衰减量,并通过实验的方法确定了噪声源阻抗的最大可能值与最小可能值。根据需求衰减量与噪声源阻抗可能值确定了EMI滤波器的拓扑结构与元件的参数,并在此基础上制作了EMI滤波器样品。最后对制作的样品进行了仿真分析和实际测量,验证了设计的可行性。从实验数据分析得出,设计的滤波器使原本不满足传导电磁干扰辐射标准的电源达到了相关电磁兼容标准传导辐射要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电磁兼容概述
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 电源系统中的传导电磁干扰
• 2.1 脉冲产生的噪声频谱
• 2.1.1 典型矩形脉冲的频谱
• 2.1.2 典型矩形脉冲的幅谱图
• 2.2 电源装置中的电磁噪声
• 2.2.1 正激变换器拓扑
• 2.2.2 整流电路噪声
• 2.2.3 DC/DC变换器产生的电磁噪声
• 第三章 传导电磁干扰分离网络
• 3.1 传导EMI噪声测试系统原理
• 3.2 传导EMI噪声测试系统设计
• 3.2.1 均匀传输线性质
• 3.2.2 传导EMI分离网络设计
• 3.3 测试网络电路仿真分析
• 3.3.1 PSpice介绍
• 3.3.2 仿真模型的建立
• 3.3.3 仿真结果分析
• 3.4 测试网络电路制作
• 第四章 EMI滤波器设计
• 4.1 双口无源网络基础
• 4.2 EMI滤波器的基本结构
• 4.3 EMI滤波器的参数指标
• 4.3.1 插入损耗
• 4.3.2 漏电流
• 4.4 噪声源阻抗对滤波器的影响
• 4.4.1 CM噪声源阻抗对EMI滤波器的影响
• 4.4.2 DM噪声源阻抗对EMI滤波器的影响
• 4.5 噪声源阻抗的确定
• 4.5.1 确定CM噪声源阻抗的最大可能值和最小可能值
• 4.5.2 确定DM噪声源阻抗的最大可能值和最小可能值
• 4.6 EMI滤波器设计
• 4.6.1 共模滤波器设计
• 4.6.2 差模滤波器设计
• 4.7 EMI滤波器仿真
• 4.7.1 滤波器的频率响应
• 4.7.2 滤波器的插入损耗
• 4.7.3 噪声源阻抗对滤波器的影响
• 4.8 EMI滤波器的安装
• 第五章 实验结果分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 附录