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发布时间:2021-08-23 02:44:00 作者:鑫宇航科技
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展,各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,数量逐年增加,应用领域不断扩大。相比分立式,调试更加简单安全,使设计应用大大简化,缩短开发时间。
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Ott关于不同模式电磁干扰水平的公式(2)示意了回路面积对电路电磁干扰水平产生的直接线性影响。E=263×10-16(f2AI)(1/r) (2)辐射场正比于下列参数:涉及的谐波频率(f,单位Hz)、回路面积(A,单位m2)、电流(I)和测量距离(r,单位m)。此概念可以推广到所有利用梯形波形进行电路设计的场合,不过本文仅讨论电源设计。参考图4中的交流模型,研究其回路电流流动情况:起点为输入电容器,然后在Q1导通期间流向Q1,再通过L1进入输出电容器,后返回输入电容器中。当Q1关断、Q2导通时,就形成了第二个回路。之后存储在L1内的能量流经输出电容器和Q2,如图5所示。这些回路面积控制对于降低电磁干扰是很重要的,在PCB走线布线时就要预先考虑清器件的布局问题。在设计中途如果需要改变方案,也只需变化其中的模块,无需修改整体供电电路。当然,回路面积能做到多小也是有实际限制的。
从公式2可以看出,减小开关节点的回路面积会有效降低电磁干扰水平。如果回路面积减小为原来的3倍,电磁干扰会降低9.5dB,如果减小为原来的10倍,则会降低20 dB。设计时,从化图4和图5所示的两个回路节点的回路面积着手,细致考虑器件的布局问题,同时注意铜线连接问题。尽量避免同时使用PCB的两面,因为通孔会使电感显着,进而带来其他问题。恰当放置高频输入和输出电容器的重要性常被忽略。若干年以前,我所在的公司曾把我们的产品设计转让给国外制造商。结果,我的工作职责也发生了很大变化,我成了一名顾问,帮助电源设计新手解决文中提到的一系列需要权衡的事宜及其他众多问题。这里有一个含有集成镇流器的离线式开关的设计例子:设计人员希望降低终功率级中的电磁干扰。具有双向传输功能的DC/DC转换器,既可以从电源侧向负载侧传输功率,也可以从负载侧向电源侧传输功率。我只是简单地将高频输出电容器移动到更靠近输出级的位置,其回路面积就大约只剩原来的一半,而电磁干扰就降低了约 6dB。而这位设计者显然不太懂得其中的道理,他称那个电容为“魔法帽子”,而事实上我们只是减小了开关节点的回路面积。
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