开关电源PCB电磁兼容特性的仿真分析及其改进

随着开关电源工作频率不断提高,电磁干扰问题也变得日益严重,结合LLC半桥谐振开关电源的设计实例,首先分析了高频传导干扰对PCB电磁兼容性的影响。在EMC分析中,使用Cadence SPB 16.3与Ansoft Designer 6.1相结合的方法,基于场的原理,建立PCB仿真模型,分析LLC半桥谐振开关电源PCB的电磁兼容特性。其次,根据电磁场近场分布图,对PCB的布局布线加以改进,提高了PCB的电磁兼容特性。最后,仿真结果表明其电磁场强度有较大幅度减小,同时进一步验证了设计阶段中针对PCB改进的合理性。     

反激式开关电源传导干扰建模仿真分析

提出一种可靠的方法仿真和预测开关电源的传导电磁干扰。采用器件建模与印制电路板(PCB)建模相结合的方式,构建器件和PCB的高频等效电路模型。以此为基础建立完善的开关电源电路传导干扰模型。仿真开关电源电路工作时各点电压电流波形并据此分析开关电源传导电磁干扰问题。参照电磁兼容标准,对开关电源的传导干扰强度进行评估。为开关电源的设计和器件选择提供帮助。     

开关电源PCB的近场EMC预测优化设计

开关电源是典型的非线性负载,因具有功耗小、效率高、尺寸小、重量轻等特点被应用在舰船低压配电系统中.开关电源工作在高频时产生较强的电磁干扰(EMI)和高次谐波,这些噪声干扰不仅干扰自身的正常工作,也会污染周边的电磁环境.此处针对开关电源印制电路板(PCB)设计中引起的电磁兼容(EMC)问题,提出基于电磁场仿真的预测优化方法,通过建立PCB近场辐射等效模型,分析板图中辐射强度较大的区域,优化PCB布局走线,提高PCB设计的EMC特性.仿真结果表明,在设计阶段引入电磁场仿真的方法,可以预测PCB近场辐射特性,优化设计后能大幅度将低电磁场辐射强度.最后搭建了电源实验平台,通过实验验证了所提PCB EMC预测优化方法的有效性和可行性.     

基于有限元法的高频开关电源PCB热仿真研究

为提高电源工作的可靠性,论文提出通过安装热管散热器的办法来降低高频开关电源PCB的节点温度。基于有限元方法建立了热管模型以及高频开关电源PCB模型,对热管管径以及安装两种散热器的高频开关电源PCB进行热仿真分析。热分析结果表明：在一定功率范围内,管径越大,散热器散热效果越好：安装热管散热器的高频开关电源PCB上器件温度明显低于安装传统散热器,最大温差达到33℃.实际中在不考虑强迫风冷散热设计时可以对PCB进行优化,以及采用热管散热器对高频开关电源进行有效散热。     

开关电源的建模与优化设计研究

针对目前无法建立开关电源精确数学模型的情况下，研究一种有效的开关电源工程化设计方法。给出了一种开关电源拓扑结构，详细介绍了采用实验和仿真结果建立基于Matlab环境下的开关电源神经网络模型的方法，以及利用该非线性神经网络模型结合遗传算法理论对开关电源的电路参数进行优化设计的过程。在此基础上研制了开关电源样机，并对开关电源优化模型和样机进行了仿真与试验研究分析。结果表明，采用这种优化设计方法制造的开关电源的动态性能、静态性能均达到了预期指标。     

基于iSIGHT平台的开关电源电热耦合仿真方法

为了实现开关电源性能特性的精确仿真分析,需要考虑温度与元器件之间的电热耦合效应,否则将无法准确模拟电源真实工作状态。提出一种基于i SIGHT平台的开关电源电热耦合建模与仿真分析方法。采用有限元仿真方法提取高频变压器分布参数,建立等效电路模型;分析功率半导体器件工作特性受温度的影响关系,建立肖特基二极管和功率MOSFET的电热耦合仿真模型。以某开关电源为对象,分别建立电路仿真模型和稳态热场仿真模型,采用i SIGHT对电、热仿真过程进行集成,实现电热耦合仿真数据的自动化交互。该电热耦合仿真方法提高了电、热特性的仿真精度,可精确描述开关电源的性能特性与下位特性参数的关系,为产品优化设计提供了准确有效的手段。     

基于谐振理论的PCB电磁兼容优化设计方法

介绍了印制电路板(PCB)电磁兼容性(EMC)设计和优化过程的分析与研究。首先分析了PCB的EMC问题,在设计过程中发现问题,并基于谐振效应理论提出了一种优化设计方法。然后基于PCB微带线的物理模型进行耦合场仿真,验证该优化方法的可行性。最后,进行PCB电磁抗扰度实验,结果表明该方法能增强PCB的EMC性能,具有一定的实际工程意义。     

一种适用于配电开关辐射场仿真分析方法

在一、二次融合配电开关设备中,操作过程中暂态电磁辐射会对安装在开关内部的二次元件产生影响。目前对配电开关设备的电磁兼容问题研究集中在试验检测,而缺乏对电磁辐射场的仿真工作。文中研究目标是建立一种适合于配电开关电磁辐射场仿真方法,并通过实验验证仿真方法的适用性。通过分析配电开关设备近场辐射的特点,认为时域有限积分法是计算该电磁模型的适用方法,接下来使用CST微波工作室时域有限积分软件对一台10 kV的真空断路器进行了建模,仿真分析了合闸涌流操作引起的电磁辐射场,并进行了相同条件的辐射磁场测量实验。仿真得到的辐射磁场波形与实验采集结果对比显示,二者波形变化趋势一致,数值误差小于15%,证明了该仿真方法对计算配电开关设备的电磁辐射场的适用性。     

开关电源的电磁兼容设计

分析了开关电源产生噪声的特点和主要原因,介绍一种电磁兼容开关电源,该电源采用改进滤波器和吸收变压器等限制高频辐射并且能够抑制其它电磁干扰,从而极大地提高了电源的电磁兼容性。经仿真证明其性能良好。     

开关电源传导EMI预测方法研究

针对开关电源设计阶段应考虑的EMC问题,介绍了PCB及其结构寄生参数提取和频域仿真的方法,在开关电源设计阶段对其传导EMI进行预测,定位开关电源传导EMI传播路径的影响因素,在此基础上给出开关电源PCB及其结构设计的基本原则.对开关电源EMI预测过程中需要注意的问题以及降低开关电源传导EMI的方法策略进行了分析和总结.     

变频微波炉电源用LLC谐振变换器

研制了一款专为变频微波炉中磁控管供电的高频软开关电源。采用倍压输出式LLC谐振变换器作为该电源的主电路,并用基波分析法建立了其稳态基波等效电路模型;对其直流增益、谐振电流及零电压导通条件等进行了分析,并对高频变压器的电压比、品质因数、励磁电感、谐振电感及谐振电容等核心参数进行了优化设计。仿真和实验表明所建立的稳态电路模型及其理论分析是正确的,给出的谐振网络参数及其优化设计是正确的,这对于分析、研究和改进变频微波炉电源的设计及指导生产具有现实意义。     

智能电器控制板EMC仿真与优化

为了尽早地在产品设计阶段解决电磁兼容问题,设计师需要进行基于理论分析和协作设计的EMC仿真。本文采用Ansoft SIwave软件,仿真分析了PCB中高频谐波干扰对智能电器控制板电磁兼容性产生的影响。最后,基于仿真结果对PCB的设计进行了优化。经实验证明,控制板的EMC问题得到了有效的解决。     

基于有限元法的高频开关电源PCB地线设计电磁兼容分析

本文提出一种通过在高频开关电源PCB关键信号附近进行地线网格设计的方法,来减少高频开关电源PCB的辐射电磁干扰。基于有限元方法,分别对高频开关电源地线设计前后的PCB进行近场仿真,仿真结果表明在所选频点120MHz、150MHz、200MHz、600MHz处的近场辐射参数值均变小偏移,且在120MHz频点近电场强度降幅达到3．6374×10v／m,在600MHz近磁场强度降幅达到80％,强度明显减弱。得出在高频开关电源PCB设计时进行合理的设计地线,可以很好地改善开关电源的电磁兼容性。     

基于MULTISIM的反激式开关电源的仿真

开关电源的仿真技术可以提高设计的整体性能,缩短开发周期,降低成本,仿真技术的研究非常有必要。该文以60V稳压、3A稳流开关电源作为研究对象,将MULTISIM9仿真工具与模型建立理论相结合,对该电源的各个部分进行了仿真研究,优化了电源的基本参数。并且对变压器建模进行了深入的研究,从物理模型与磁芯模型两方面详细介绍了变压器建模的过程,进而完成了整个开关电压闭环系统的仿真研究,最后对开关电源进行了稳定性分析,确定了其稳定工作的条件。     

LED灯具开关电源散热仿真及优化设计研究

散热设计是LED开关电源设计的重要环节,本文阐述了电源热分析的重要性,并根据现有LED灯具的开关电源进行散热建模仿真,分析研究电源外壳阵列开孔或电源腔灌胶的方法对开关电源散热环境的改善情况。通过仿真优化得出的研究结果将有效指导实际工程应用。     

稳流型开关电源控制系统研究

在建立全桥移相PWMDC/DC变换器小信号模型的基础上对稳流型开关电源的控制系统进行了研究,给出了稳流型开关电源的闭环控制系统的电路组成和数学模型。引入新型PWM电源控制器UCC3895对中大功率全桥移相软开关方式稳流型开关电源控制电路进行了具体设计。稳流电源控制器由主控芯片UCC3895及其外围的时钟与锯齿波形成、自适应死区设置、隔离驱动、保护、电压电流采样和调节器等子模块组成。用Matlab对控制参数进行了整定,采用PSpice电子仿真软件对系统进行仿真,结果表明根据系统小信号模型设计的开关稳流电源是可行的。     

反激式开关电源及线路板设计

文中分析了反激式开关电源的工作原理和设计步骤;并采用TinySwitch-Ⅲ系列电源芯片设计一款反激式开关电源;同时介绍高频变压器的绕制及电气性能测试;最后对反激式开关电源PCB布局要点进行介绍。     

反激式变换器电磁辐射的FDTD仿真与分析

开关电源电磁辐射发射容易超出EMC标准限值,有必要对其形成机理、特性和预测进行研究。本文在建立电容、变压器、PCB引线、半导体开关等元器件模型基础上,对Flyback开关电源进行了时域有限差分(FDTD)建模,仿真研究了其在开放空间中远场电磁辐射的分布和规律。仿真结果表明开关电源输入/输出电缆是电磁辐射的主要影响因素,并验证了共模电感对远场电磁辐射的抑制作用。     

开关电源全桥式变流器建模与仿真

本文研究了一种采用全桥式变流器的开关电源,由基本Buck电路的交流模型的过渡,应用状态平均法建立了其仿真模型。着重对其控制系统进行分析,写出了电流内环各环节的传递函数,完成了反馈网络的设计。电压输出与电感电流达到了期望值,且相位裕度较补偿之前有很大提高。使电源更加稳定,且易于实现。     

一种高电磁兼容性高压开关电源

研制了电磁兼容测试仪的高压开关电源,为克服开关电源易产生较强电磁干扰的缺点,采用吸收变压器抑制高频逆变器产生的电磁辐射,仿真分析证明该措施确实使电磁辐射大为减少。同时采用改进的滤波器抑制共模、差模信号的传播干扰,设计新型的光藕隔离触发电路以提高电路的整体抗干扰能力,使电源的电磁兼容性整体上提高,经运行证明其性能良好,可使用在复杂的电磁环境中。