Integrated EMI/Thermal Design forSwitching Power SuppliesWei ZhangThesis submitted to the Faculty of theVirginia Polytechnic Institute and State Universityin partial fulfillment of the requirements for the degree of Integrated EMI/Thermal Design forSwitching Power SuppliesWei Zhang(ABSTRACT)This work presents the modeling and analysis of EMI and thermal performancefor switch power supply by using the CAD tools. The methodology and design guidelinesare developed.By using a boost PFC circuit as an example, an equivalent circuit model is builtfor EMI noise prediction and analysis. The parasitic elements of circuit layout andcomponents are extracted analytically or by using CAD tools. Based on the model, circuitlayout and magnetic component design are modified to minimize circuit EMI. EMI filtercan be designed at an early stage without prototype implementation.In the second part, thermal analyses are conducted for the circuit by using thesoftware Flotherm, which includes the mechanism of conduction, convection andradiation. Thermal models are built for the components. Thermal performance of thecircuit and the temperature profile of components are predicted. Improved thermalmanagement and winding arrangement are investigated to reduce temperature.In the third part, several circuit layouts and inductor design examples are checkedfrom both the EMI and thermal point of view. Insightful information is obtained.
標(biāo)簽： EMI 開關(guān)電源 英文
上傳時間： 2013-11-10
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Integrated EMI/Thermal Design forSwitching Power SuppliesWei ZhangThesis submitted to the Faculty of theVirginia Polytechnic Institute and State Universityin partial fulfillment of the requirements for the degree of Integrated EMI/Thermal Design forSwitching Power SuppliesWei Zhang(ABSTRACT)This work presents the modeling and analysis of EMI and thermal performancefor switch power supply by using the CAD tools. The methodology and design guidelinesare developed.By using a boost PFC circuit as an example, an equivalent circuit model is builtfor EMI noise prediction and analysis. The parasitic elements of circuit layout andcomponents are extracted analytically or by using CAD tools. Based on the model, circuitlayout and magnetic component design are modified to minimize circuit EMI. EMI filtercan be designed at an early stage without prototype implementation.In the second part, thermal analyses are conducted for the circuit by using thesoftware Flotherm, which includes the mechanism of conduction, convection andradiation. Thermal models are built for the components. Thermal performance of thecircuit and the temperature profile of components are predicted. Improved thermalmanagement and winding arrangement are investigated to reduce temperature.In the third part, several circuit layouts and inductor design examples are checkedfrom both the EMI and thermal point of view. Insightful information is obtained.
標(biāo)簽： EMI 開關(guān)電源 英文
上傳時間： 2013-11-16
上傳用戶：萍水相逢
為了減少電力電子裝置對電網(wǎng)引起的諧波污染,在變頻器接入電網(wǎng)之前加入PFC電路是一種趨勢。討論了基于TMS320LF2407的全數(shù)字控制的單相PFC電路的工作原理,并由此得到了主電路參數(shù)的選取原則;建立了單相Boost型數(shù)字PFC的小信號動態(tài)模型,并分析了基于該模型的數(shù)字控制設(shè)計方法,給出了設(shè)計軟件流程;最后搭建了一臺樣機(jī),在實際電路中實現(xiàn)了數(shù)字控制的單相PFC,并得到了較好的實驗結(jié)果。
上傳時間： 2014-12-28
上傳用戶：zhangyi99104144
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對大功率、高性能的開關(guān)電源要求也越來越高。功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)是當(dāng)前電力電子技術(shù)研究的熱點問題。大多數(shù)電力電子裝置通過整流器與電網(wǎng)接口，而傳統(tǒng)的二極管或晶閘管整流裝置會產(chǎn)生大量的諧波電流，對電網(wǎng)造成污染。許多國家和國際組織相繼制定了一系列限制用電設(shè)備諧波的標(biāo)準(zhǔn)。有源功率因數(shù)校正技術(shù)能夠有效的消除整流裝置的諧波，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文首先分析了開關(guān)電源的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展要求，詳細(xì)地闡述了開關(guān)電源的基本構(gòu)成和基本組態(tài)。然后研究了ZVT-Boost軟開關(guān)PFC電路的基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理及軟開關(guān)實現(xiàn)原理，在此基礎(chǔ)上確定了主電路結(jié)構(gòu)，并制定了控制系統(tǒng)方案。 鑒于功率要求，本文采用兩級PFC電路。因此對常見的DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、原理特性進(jìn)行分析。并針對各自的變換器建立了簡化模型，基于所建立的模型分析了變換器的特性，列出各變換器的優(yōu)缺點及在設(shè)計開關(guān)電源時的選用原則。最后，對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。 本文根據(jù)用戶的要求研究設(shè)計了一種大功率高性能開關(guān)電源。該開關(guān)電源分為前級和后級，前級為采用BOOST結(jié)構(gòu)的單相有源功率因數(shù)校正電路，后級為采用移相控制軟開關(guān)技術(shù)的全橋變換器。最后研制出了實驗樣機(jī)，并給出了實驗樣機(jī)的功率因數(shù)校正電路和移相全橋軟開關(guān)變換電路的實驗波形。
標(biāo)簽： BOOST 變換器 高功率因數(shù)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：朗朗乾坤
為設(shè)計高效率、低損耗的PFC電路,本文基于UCC28019進(jìn)行電路設(shè)計。以UCC28019輸出的PWM波形來控制Boost升壓斬波為核心電路,使電路中的電容交替地充放電、電感交替的儲存和釋放能量,最后實現(xiàn)在輸入AC20V~24V電壓情況下穩(wěn)定輸出DC38V。測試結(jié)果表明,系統(tǒng)實現(xiàn)效率為95%左右,電壓調(diào)整率小于1%,電源功率因數(shù)0.99。交流輸入電壓為19.0-25.8 V時,輸出直流電壓穩(wěn)定性較好,電感無明顯嘯叫且紋波小,具有一定的帶負(fù)載能力和實用性。In order to design the PFC circuit with high efficiency and low loss,this paper designs the circuit based on UCC28019.The PWM waveform output by UCC28019 is used to control boost chopper as the core circuit,which alternately charges and discharges capacitors,stores and releases energy by inductors,and finally achieves stable output of DC38 V under the input voltage of AC20 V~24 V.The test results show that the system achieves about 95% efficiency,the voltage adjustment rate is less than 1%,the power factor is 0.99,and the AC input voltage is 19.0-25.8 V.The output DC voltage stability is good,the inductance has no obvious whistle and the ripple is small,so it has certain load capacity and practicability.
標(biāo)簽： ucc28019 pfc 電路設(shè)計
上傳時間： 2022-04-03
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PFC基礎(chǔ)知識-PF的定義1功率因數(shù)（Power Factor）的定義是指輸入有功功率（p）和視在功率（S）的比值；線性電路功率因數(shù)可用Cos表示，為正弦電流與正弦電壓的相位差；但是由于整流電路中二極管的非線性，導(dǎo)致輸入電流為嚴(yán)重的非正弦波形，用cosp已不能表示整流電路的功率因數(shù)；常規(guī)直接整流電路的濾波電容使輸出電壓平滑，但卻使輸入電流變?yōu)榧饷}沖，并產(chǎn)生高次諧波分量。輸入電流波形變，導(dǎo)致功率因數(shù)下降，污染電網(wǎng)，甚至造成電子設(shè)備損壞。引入功率因數(shù)校正是必要的利用功率因數(shù)校正技術(shù)可A/全跟蹤交流輸入電壓波形，流輸入電流波形完使輸入電流波形皇純正弦波，并且與輸入電壓波形相位，，此時整流器的貨載可等效為純電阻。根據(jù)常用功率因數(shù)校正方法可分為有源功率因數(shù)校正（APFC）技術(shù)與無源功率因數(shù)校正（PPFC）技術(shù)。它置于橋式整流器與濾波用電解電容器之間，實際上是一種DC-DC變換器。無源功率因數(shù)校正是利用電感和電容組成濾波器，對輸入電容進(jìn)行移相和整形。有源功率因數(shù)校正（APFC：Active Power Factor Correction），在負(fù)載即電力電子裝置本身的整流器和濾波電容之間增加一個功率變換電路，將整流器的輸入電流校正成為與電網(wǎng)電壓同相位的正弦波，消除了諧波和無功電流，因而將電網(wǎng)功率因數(shù)提高到近似為1.APFC電路常用拓?fù)洌荷龎菏剑˙oost）降壓式（Buck）升/降壓式（Buck/Boost）反激式（Fly back）APFC電路形式：單極式 雙極式單相PFC 三相PFCBoost變換電路是有源功率因數(shù)校正器主回路拓?fù)涞臉O好選擇。優(yōu)點：輸入電流連續(xù)，因而產(chǎn)生低的傳導(dǎo)噪聲和最好的輸入電流波形；缺點：需要比輸入峰值電壓還要高的輸出電壓。
標(biāo)簽： pfc
上傳時間： 2022-05-28
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大功率照明LED（Light Emitting Diode）是新一代光源，它光轉(zhuǎn)換效率高，也稱作綠色光源。由于大功率照明LED本身的伏安特性，大功率LED的開關(guān)電源的研究從一開始就遇到了困難。而發(fā)展LED照明是現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的大趨勢，所以研究開發(fā)一種新型的大功率照明LED開關(guān)電源是很有必要的。 本文簡要介紹了大功率LED的發(fā)光特性、伏安特性及其驅(qū)動方案，并回顧了大功率LED開關(guān)電源的發(fā)展歷史，展望了未來趨勢。給出了大功率LED開關(guān)電源課題的背景，并分析了設(shè)計難點。在此基礎(chǔ)上，提出了一種新型兩級式方案，前級為PFC級，后級為DC/DC級。PFC級采用電感電流臨界連續(xù)模式的Boost變換器，DC/DC級采用準(zhǔn)諧振模式的反激變換器。為了提高PFC級在低電壓輸入時的效率，采用了變電壓輸出的控制方案。 文中首先對采用臨界連續(xù)工作模式的功率因數(shù)校正級的工作原理和主電路參數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)與設(shè)計，以及對基于L6562的PFC控制電路的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的研究。其次詳細(xì)介紹了準(zhǔn)諧振模式的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用，對基于NCP1377B的反激變換器的工作原理和穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析；在此基礎(chǔ)上提出了一種高效低損耗的準(zhǔn)諧振變換器的設(shè)計方案。論文詳細(xì)介紹了該方案的工作原理和特點，并分析了鉗位電路及基于TSM103的恒壓/恒流電路及線性穩(wěn)壓器在提出的兩級式方案中的應(yīng)用。 結(jié)合上面提到的方案，本文研制了一臺全球輸入電壓范圍（90～265Vac），12V/5A輸出的大功率照明LED開關(guān)電源，實驗結(jié)果驗證了所提方案的可行性。
上傳時間： 2013-07-15
上傳用戶：大融融rr
在以節(jié)能、環(huán)保和安全為中心的現(xiàn)代汽車中，電氣設(shè)備越來越多，電氣負(fù)荷越來越大，用新的42V車載電源系統(tǒng)取代現(xiàn)有的14V電源系統(tǒng)將是大勢所趨。目前車載開關(guān)電源大都采用模擬控制方案，具有很多缺點，因此非常有必要研究數(shù)字控制方案，以便提高變換性能。鑒于此，開展了以車載數(shù)字開關(guān)電源的理論與設(shè)計為對象的研究內(nèi)容： 基于L4981B的Boost DC/DC變換器的實現(xiàn)。在Boost DC/DC變換器理論分析的基礎(chǔ)上，利用有源PFC電路板，基于模擬控制器L4981B制作成最大輸出功率1kW的24VDC-42VDC變換器。 基于TL494的推挽DC/DC和Boost DC/DC變換器的實現(xiàn)。在推挽變換器理論分析的基礎(chǔ)上，基于模擬控制器TL494進(jìn)行了功率電路、控制電路和保護(hù)電路的原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計，制作成最大輸出功率0.5kW、系統(tǒng)效率87％的24VDC-42VDC車載開關(guān)電源。利用此電路板，基于模擬控制器TL494制作成最大輸出功率1kW的24VDC-42VDC變換器。 基于TMS320F2808的Boost DC/DC變換器和單相逆變器的實現(xiàn)。在Boost DC/DC變換器和單相逆變器相關(guān)理論分析的基礎(chǔ)上，采用數(shù)字PI控制，基于數(shù)字控制器TMS320F2808進(jìn)行了功率電路、輸出電壓閉環(huán)控制電路、檢測電路和驅(qū)動電路的原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計以及軟件設(shè)計，制作成額定輸出功率0.5kW、系統(tǒng)效率86％的24VDC-42VDC車載數(shù)字開關(guān)電源和24VDC-97VDC-330VDC、42VDC-24VAC變換器。
標(biāo)簽： 車載 數(shù)字 開關(guān)電源
上傳時間： 2013-07-04
上傳用戶：dong
交錯并聯(lián)反激變換器具有電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方便等優(yōu)點，并且可以實現(xiàn)電氣隔離。但是其升壓比不高，變換器中主開關(guān)管電壓應(yīng)力較大，且工作中開關(guān)管處于硬開關(guān)狀態(tài)，限制了變換器的效率。 針對交錯并聯(lián)反激變換器所存在的問題，本文提出了一種新穎的基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器。該變換器繼承了交錯并聯(lián)反激變換器的優(yōu)點，兩個并聯(lián)單元互補(bǔ)工作，分擔(dān)功率損耗，輸出電壓的脈動頻率為主開關(guān)管的兩倍。不同的是，該變換器具有較高的升壓比，變換器中主開關(guān)管的電壓應(yīng)力較小，克服了交錯并聯(lián)反激變換器的問題。在軟開關(guān)方面，變換器使用有源箝位軟開關(guān)電路，使主開關(guān)管與箝位開關(guān)管都實現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)動作，提高了變換器的效率與使用壽命。因此，它與交錯并聯(lián)反激變換器相比，更適合于低電壓輸入、高電壓輸出的應(yīng)用變換場合。 在該變換器的基礎(chǔ)上，針對變換器中輸出二極管電壓電流振蕩較大，本文還提出了經(jīng)過改進(jìn)的引入輸出箝位電容的變換器。輸出箝位電容抑制了二極管兩端電壓的振蕩，減小了二極管的電壓應(yīng)力，提高了變換器的效率。 最后，本文通過仿真與實驗驗證了基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器及其改進(jìn)型變換器方案的可行性與合理性。
上傳時間： 2013-05-20
上傳用戶：chenlong
在低功率應(yīng)用領(lǐng)域中，為了降低成本，單級功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。單級PFC技術(shù)是把PFC變換器和DC/DC變換器結(jié)合在一起，共用一個開關(guān)管和一套控制電路，同時提高功率因數(shù)和對輸出電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。本文針對單級PFC技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。首先研究了基本Boost型單級PFC變換器，詳細(xì)分析了其工作原理和特性，指出在現(xiàn)有的單級PFC變換器中，必須解決兩個問題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲能電容電壓在450V以下。同時分析了Boost型單級PFC變換器的三端和兩端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實現(xiàn)直接功率傳遞的單級PFC變換器。詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎(chǔ)上，相對于一般單級PFC變換器來說，具有更高的效率和良好的功率因數(shù)校正效果。同時可以將單級PFC變換器中間儲能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗證了理論的正確性，證明了這種新型的單級PFC變換器比一般的單級PFC變換器性能更優(yōu)越。
上傳時間： 2013-05-19
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