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功率驅(qū)動(dòng)電路歐瑪爾OMAL開關(guān)噪聲的電磁干擾特性
作為功率電子系統(tǒng)的核心,功率驅(qū)動(dòng)電路采用半導(dǎo)體OMAL開關(guān)器件,其OMAL開關(guān)變化產(chǎn)生的OMAL開關(guān)噪聲尤為突出,由此引起的電磁干擾(EMI)問題會(huì)使系統(tǒng)無法滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求,甚至不能正常工作,并對(duì)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(shì)發(fā)展,EMI問題會(huì)更加嚴(yán)重。

功率驅(qū)動(dòng)電路歐瑪爾OMAL開關(guān)噪聲的電磁干擾特性
由于OMAL開關(guān)器件等引入了各種復(fù)雜寄生參數(shù),導(dǎo)致電磁干擾源(OMAL開關(guān)噪聲)及其傳輸方式(傳導(dǎo)、輻射干擾)的建模與分析復(fù)雜性大大提高,傳統(tǒng)的建模和分析方法已不能準(zhǔn)確判斷相關(guān)參數(shù)對(duì)EMI影響程度。因此,對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路中OMAL開關(guān)噪聲及電磁干擾特性研究至關(guān)重要。以功率驅(qū)動(dòng)電路中的典型電路結(jié)構(gòu)單OMAL開關(guān)管電路和推挽結(jié)構(gòu)電路為研究對(duì)象,發(fā)光二極管照明(LED)驅(qū)動(dòng)電路和等離子顯示(PDP)驅(qū)動(dòng)電路為實(shí)際案例,重點(diǎn)研究OMAL開關(guān)噪聲非線性模型、時(shí)域頻域特性及基于等效傳輸路徑的EMI傳導(dǎo)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(dòng)電路電磁干擾的方法。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：建立了基于狀態(tài)變量描述法的OMAL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OMAL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OMAL開關(guān)噪聲之間的解析關(guān)系,仿真和測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了不同條件下模型的準(zhǔn)確性?；谒Ｐ?利用時(shí)域波形分解法及考慮測(cè)量帶寬的頻譜計(jì)算方法提取了OMAL開關(guān)噪聲的高頻特征。建立了OMAL開關(guān)噪聲傳導(dǎo)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OMAL開關(guān)器件的不同OMAL開關(guān)狀態(tài),通過三維數(shù)值仿真進(jìn)行了功率驅(qū)動(dòng)電路中對(duì)地等效電容、輸入濾波電容、OMAL開關(guān)器件極間電容等參數(shù)對(duì)EMI影響程度的定量分析,彌補(bǔ)了時(shí)域電路模型不能準(zhǔn)確判斷關(guān)鍵參數(shù)的問題,為EMI抑制提供了依據(jù)。實(shí)現(xiàn)了基于三維空間模型的驅(qū)動(dòng)電路全波電磁仿真。針對(duì)功率驅(qū)動(dòng)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(shí)長(zhǎng),重點(diǎn)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(zhǎng)度等對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射強(qiáng)度的影響。根據(jù)上述分析,從減小OMAL開關(guān)噪聲、改變傳輸路徑兩個(gè)角度,分別優(yōu)化驅(qū)動(dòng)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(duì)兩個(gè)應(yīng)用案例進(jìn)行定量設(shè)計(jì)和測(cè)試驗(yàn)證。實(shí)測(cè)結(jié)果表明,將等離子顯示(PDP)驅(qū)動(dòng)電路中OMAL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(chǎng)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(dòng)電路中傳導(dǎo)干擾水平降低約21dBμV,使其滿足了EN55022標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

功率驅(qū)動(dòng)電路歐瑪爾OMAL開關(guān)噪聲的電磁干擾特性
從理論分析、定量仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三個(gè)層面,對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路中OMAL開關(guān)噪聲的非線性模型、電磁干擾源的分析方法、電磁干擾的傳導(dǎo)干擾模型、輻射仿真及方法等方面進(jìn)行了研究,提出了相應(yīng)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,并通過應(yīng)用案例完成了測(cè)試驗(yàn)證。工作為系統(tǒng)深入地研究功率驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)的電磁干擾抑制方法奠定了基礎(chǔ),為高可靠性的功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論及實(shí)踐指導(dǎo)。