高功率密度開關變換器的EMI特性研究.pdf

1、高功率密度變換器是一種應現(xiàn)代電子產(chǎn)品的小型化、輕型化發(fā)展趨勢而新近出現(xiàn)的開關功率變換器，其優(yōu)點在于能大大降低在系統(tǒng)中為電源模塊分配的體積。目前學界對該類變換器的關注還停留在動態(tài)特性、溫度特性及效率等系統(tǒng)電參數(shù)層面，而對其獨特EMI特性的研究還遠遠不夠。事實上，EMI作為功率變換器產(chǎn)品化中的認證標準之一，對系統(tǒng)的可靠性有重要影響。因此，研究高功率密度變換器的EMI特性具有重要的學術意義和實用價值。
　　本文針對采用同步整流LLC諧振

2、半橋拓撲的高功率密度變換器中存在的EMI研究模型復雜、平面變壓器及多層PCB對系統(tǒng)EMI特性的影響及由過孔導致的柵極驅動近場耦合干擾等核心問題進行了研究。主要創(chuàng)新成果如下:
　　1.以LLC諧振高功率密度變換器為研究對象，提出了解析/數(shù)值混合(HAN)EMI模型。該模型結合噪聲路徑與EMI接收機算法，并應用二分逼近、截斷取值等方法，大幅降低了模型復雜度與計算資源消耗，基于該模型，在系統(tǒng)設計時便可對EMI情況進行預測。仿真結果顯示，

3、誤差可控制在±3dBμV以內(nèi)，達到了快速、精確預測的目的。
　　2.通過修正平面變壓器繞組電壓梯度描述，提出了更精確的寄生電容解析算法，并以此建立了三電容式平面變壓器等效模型，該模型能更好地描述EMI噪聲傳遞特性。結合該模型，進一步揭示了EMI噪聲通過原副邊互電容傳遞的機理。
　　3.提出了一種新型并聯(lián)等電位式平面變壓器結構。該結構采用特殊的繞組并聯(lián)結構，使相鄰層繞組間電勢相等，在不降低耦合效率及器件集成度的前提下，可使原副

4、邊間互電容減小90％以上。
　　4.揭示了多層PCB傳遞EMI共模與差模噪聲的特殊機理，并基于理論分析提出了一種新型多層PCB鋪地層屏蔽結構。仿真結果顯示，該結構可有效減小噪聲節(jié)點對地等效電容達56％。
　　5.設計并研制了基于平面變壓器與多層PCB新結構的EMI優(yōu)化樣機，實測結果顯示，其EMI噪聲在全頻段下降9dBμV以上，個別頻段最高下降達30dBμV以上。
　　6.修正了P/G層諧振理論中諧振頻率端接大導納時造成