功率驅動電路開關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，功率驅動電路采用半導體開關器件，其開關變化產生的開關噪聲尤為突出，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，由于開關器件等引入了各種復雜寄生參數，導致電磁干擾源（開關噪聲）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、準確判斷相關參數對EMI影響程度。因此，對功率驅動電路中開關噪聲及電磁干擾特性研究至關重要。
　　本文以功率驅動電路中的典型電路結構單開關管電路和推挽結構電路為研究對象，發(fā)光二極管照明(LED)驅動電路和等離子顯示(PDP)驅動電路為實際案例，重點研究開關噪聲非線性模型、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，并基于研究結果得到了有效抑制功率驅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器件非線性的問題，并清晰地描述了相關參數與開關噪聲之間的解析關系，仿真和測試結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噪聲的高頻特征。
　　2、建立了開關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器件的不

4、同開關狀態(tài)，通過三維數值仿真進行了功率驅動電路中對地等效電容、輸入濾波電容、開關器件極間電容等參數對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鍵參數的問題，為EMI抑制提供了依據。
　　3、實現了基于三維空間模型的驅動電路全波電磁仿真。針對功率驅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、根據上述分析，從減小開關噪聲、改變傳輸路徑兩個角度，分別優(yōu)化驅動電路中浮地電容、限流電阻等關鍵器件參數及PCB關鍵路徑布線的方法對兩個應用案例進行定量設計和測試驗證。實測結果表明，將等離子顯示(PDP)驅動電路中開關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品EMI限定要求;將發(fā)光二極管(LED)驅動電路中傳導