功率驅(qū)動電路開關(guān)噪聲的電磁干擾特性研究.pdf

1、作為功率電子系統(tǒng)的核心，功率驅(qū)動電路采用半導體開關(guān)器件，其開關(guān)變化產(chǎn)生的開關(guān)噪聲尤為突出，由此引起的電磁干擾(EMI)問題會使系統(tǒng)無法滿足電磁兼容標準規(guī)范要求，甚至不能正常工作，并對其他電路系統(tǒng)造成影響。隨著功率電子系統(tǒng)向高速度、高集成、高電壓、大電流等趨勢發(fā)展，EMI問題會更加嚴重。然而，由于開關(guān)器件等引入了各種復雜寄生參數(shù)，導致電磁干擾源（開關(guān)噪聲）及其傳輸方式（傳導、輻射干擾）的建模與分析復雜性大大提高，傳統(tǒng)的建模和分析方法已不能

2、準確判斷相關(guān)參數(shù)對EMI影響程度。因此，對功率驅(qū)動電路中開關(guān)噪聲及電磁干擾特性研究至關(guān)重要。
　　本文以功率驅(qū)動電路中的典型電路結(jié)構(gòu)單開關(guān)管電路和推挽結(jié)構(gòu)電路為研究對象，發(fā)光二極管照明(LED)驅(qū)動電路和等離子顯示(PDP)驅(qū)動電路為實際案例，重點研究開關(guān)噪聲非線性模型、時域頻域特性及基于等效傳輸路徑的EMI傳導特性、基于電磁仿真的EMI輻射特性等，并基于研究結(jié)果得到了有效抑制功率驅(qū)動電路電磁干擾的方法。
　　本文主要創(chuàng)新點

3、如下:
　　1、建立了基于狀態(tài)變量描述法的開關(guān)噪聲非線性模型。采用狀態(tài)變量描述法克服了傳統(tǒng)建模方法中沒有全面地考慮開關(guān)器件非線性的問題，并清晰地描述了相關(guān)參數(shù)與開關(guān)噪聲之間的解析關(guān)系，仿真和測試結(jié)果驗證了不同條件下模型的準確性?；谒Ｐ?，利用時域波形分解法及考慮測量帶寬的頻譜計算方法提取了開關(guān)噪聲的高頻特征。
　　2、建立了開關(guān)噪聲傳導干擾的解析模型。采用等效電路分析的方法兼顧了共模、差模干擾傳播路徑的差異及開關(guān)器件的不

4、同開關(guān)狀態(tài)，通過三維數(shù)值仿真進行了功率驅(qū)動電路中對地等效電容、輸入濾波電容、開關(guān)器件極間電容等參數(shù)對EMI影響程度的定量分析，彌補了時域電路模型不能準確判斷關(guān)鍵參數(shù)的問題，為EMI抑制提供了依據(jù)。
　　3、實現(xiàn)了基于三維空間模型的驅(qū)動電路全波電磁仿真。針對功率驅(qū)動電路工作頻率與仿真頻率差距大的特殊性，采用線性化仿真方法顯著縮短了仿真時長，重點分析了印刷電路板(PCB)表面電流分布、高頻電流環(huán)路面積、高頻電流幅值、輸入/輸出電纜長度

5、等對遠場輻射強度的影響。
　　4、根據(jù)上述分析，從減小開關(guān)噪聲、改變傳輸路徑兩個角度，分別優(yōu)化驅(qū)動電路中浮地電容、限流電阻等關(guān)鍵器件參數(shù)及PCB關(guān)鍵路徑布線的方法對兩個應用案例進行定量設(shè)計和測試驗證。實測結(jié)果表明，將等離子顯示(PDP)驅(qū)動電路中開關(guān)噪聲控制在總電源電壓10％以下，噪聲峰值從191V下降至154V，近場輻射干擾平均降低約8dBμV，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性并使其滿足了產(chǎn)品EMI限定要求;將發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動電路中傳導