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所以对DM 噪声源和CM 噪声源也需要分别建模

发布时间:2018-09-27 15:50

  不同器件有不同的控制发热量的方法。功率管是高频开关电源中发热量较大的器件之一,减小它的发热量,不仅可以提高功率管的可靠性,而且可以提高开关电源的可靠性,提高平均无故障时间。 开关电源传导电磁干扰的预测方法有哪些? 图3某反激电源开关管的电流电压波形 4.2无源器件的高频模型 在EMI的频率范围内,常用的无源器件都不能再被认为是理想的,他们的寄生参数严重影响着其高频特性。 在各种无源器件中,电阻、电感和电容的高频等效寄生参数可以用高频阻抗分析仪测得。表1所示为各种无源器件的理想模型和高频等效模型。 表1电阻、电容、电感及变压器的高频等效模型 开关电源传导电磁干扰的预测方法有哪些? 对于高频变压器,提出可以使用有限元分析方法和实验测量法求取,从而可以得到漏感、原副边自电容和原副边互电容这些引起电路震荡、增加传导EMI的主要参数。使用ansoft公司的Maxwell仿真软件,可以通过输入变压器的绕组和磁芯的几何尺寸与电磁参数,利用有限元分析的方法得到各寄生参数。实验测量法的总体思路就是在所建立模型的基础上,推导出变压器在不同工作状态下的阻抗特性(如原副边绕组开路,短路的不同组合)方程,然后测量这些状态下的阻抗,从而得到漏感和寄生电容。我国开关电源应用领域众多 产业链完善

  开关电源主要的原材料是变压器、功率器件、电感器、电抗器等。开关电源属于电子工业的基础产品,下游涉及国民经济众多领域,包括电信、邮政、、证券、铁路、民航、税务、工商、石油、海运、航空航天、军队等。

  目前,开关电源行业已形成了完善的产业链,上游国际主流元器件供应商控制了开关电源IC芯片的制造技术,中游电源制造商根据其掌握的不同水平的电源制造专业技术和生产能力为下游客户提供不同技术水平、类型的电源产品。开关电源行业下游为工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。

  开关电源作为用电设备中必不可少的设备,应用领域众多,且不存在替代设备。因此其市场规模庞大。数据显示,近年来中国开关电源销售额保持持续稳定的增长,2012行业销售收入为989亿元,2016年上升至1268亿元,同比增长5.63%。预计2017年行业销售收入将进一步上升至7亿元。

  此外,我国电源开关在发展的过程中呈现出小型化、薄型化、轻量化、高频化趋势。因为,随着电源开关应用领域的不断拓展,用户对开关电源便携性要求越来越高。而在一定范围内,开关频率的提高,不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸,而且还能够抑制干扰,改善系统的动态性能,因此小型化、薄型化、轻量化、高频化将是开关电源的主要发展方向。

  半导体、功率二极管等是在使用中极易发热的元器件,在开关电源中也不例外,开关电源主要的发热元器件为半导体开关管、功率二极管、高频变压器、滤波电感等。 4.3PCB及结构寄生参数的提取 除了元器件选取、电路及其结构设计,PCB的布局、布线设计、线路板加工对电磁兼容会造成很大影响,是一个非常重要的设计环节。由于开关电源的PCB布线基本上都是依据经验手工布置,有很大的随意性,这就增加了PCB分布参数提取的难度。PCB的寄生参数会造成开关电源噪声传播途径的阻抗变化,影响控制器对开关电源输出电压电流的控制作用。PCB的布局不合理还会形成开关电源向外辐射电磁干扰的途径,同时也会通过该途径吸收外界电磁干扰,从而降低开关电源的电磁干扰抗扰度。所以PCB的布局布线是开关电源EMC设计中极为重要的环节。 对于传导干扰,寄生参数的提取精确度是通过仿真有效预测EMI水平的关键。尽管对于结构简单的元件来说,寄生参数是很容易计算的,但是对于复杂结构中的元件来说,并不是那么容易就能得到寄生参数,例如多层板和直流母线的寄生参数。 为了建立开关电源PCB的高频模型,需要对PCB的结构寄生参数进行抽取。提取PCB寄生参数的方法有很多,其中TDR(时域反射)方法可以在不知道实际几何形状的情况下对寄生电感和寄生电容进行提取,但是TDR(时域反射)方法需要时域反射仪,用于样机建成后,这就使开发成本大大增加,而且TDR方法不能寻找到复杂结构中的耦合效应;然而FEA(有限元分析)方法则可以克服这一缺点,用于样机建成前。利用FEA工具可以准确地得到PCB的寄生参数,并能考虑复杂几何结构的耦合情况。

  从我国开关电源的应用领域来看,目前我国开关电源主要集中在工业领域,占比达53.94%,其次为消费电子类领域,占比达33.05%。二者总占比超过85%以上,行业需求领域集中度非常高。

  未来,随着一些新兴行业的快速发展,前瞻预计以往占市场比重不大的行业如电力、交通、新能源等对开关电源的需求将呈现出了快速增长的势头,增长速度相对较快。

  中国开关电源行业市场化程度较高,呈现完全竞争的市场格局。全国开关电源的供应商主要分布在华北、华东和华南,分布在其他区域的企业只有26%。从产业集群来看,主要经形成了珠三角地区、长三角地区,以及北京、天津、河北附近的首都经济圈地区三大产业区,另外在西安、武汉也有少量开关电源企业分布。

  开关电源模块是新一代的开关电源产品,主要应用于民用、工业和军用等众多领域,包括交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、系统升级容易等特点,模块电源的应用越来越广泛。尤其近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广,模块电源发展十分迅速。

  数据显示,近年来,我国模块电源市场需求呈现稳步上升的态势,2012年我国电源销售规模为35亿元,2016年上升至59.4亿元,2013-2016年复合增长率为14.14%。比开光电源年均6.41%高7.72个百分点。行业发展迅速,且根据模块电源下游需求,未来几年我国模块电源市场销售规模将以12%-18%增长速度发展。LED灯防水开关电源制造商

  半导体、功率二极管等是在使用中极易发热的元器件,在开关电源中也不例外,开关电源主要的发热元器件为半导体开关管、功率二极管、高频变压器、滤波电感等。 4.1噪声源的模型建立 由于需要分别对DM 噪声和CM 噪声进行分析,所以对DM 噪声源和CM 噪声源也需要分别建模。M.Nave在文献[3]中提出使用电流源作为DM 噪声源,使用电压源作为CM 噪声源的方法,就是因为DM 噪声主要由di/dt引起,而CM 噪声则主要由dv/dt引起。文献[4]在此基础上对CM 噪声源进行了改进,考虑了电压过冲和下冲,并且在线路阻抗近似平衡的情况下,利用DM 电流源和一个电压源来表示CM 噪声源(如图2所示)。 开关电源传导电磁干扰的预测方法有哪些? 图2共模噪声源的表示 文献基本都是用梯形波来表示噪声源的,但实际中并不是每个电路中的开关器件的波形都能很好地用梯形波近似,图3所示即为一个反激电源开关管的电流电压波形,除了梯形波之外,还有电流尖峰,电压过冲和下冲等分量,会导致噪声源的频谱与梯形波有一定的不同。所以不能盲目地使用梯形波来表征噪声源,而是需要对电路进行分析或者仿真,从而得到开关器件的电流或电压波形,基于此波形再对噪声源进行建模,这样才能更精确地反映开关电源的电磁干扰。

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