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.
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.
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引起的諧波污染,在變頻器接入電網之前加入PFC電路是一種趨勢。討論了基于TMS320LF2407的全數字控制的單相PFC電路的工作原理,并由此得到了主電路參數的選取原則;建立了單相Boost型數字PFC的小信號動態模型,并分析了基于該模型的數字控制設計方法,給出了設計軟件流程;最后搭建了一臺樣機,在實際電路中實現了數字控制的單相PFC,并得到了較好的實驗結果。
上傳時間： 2014-12-28
上傳用戶：zhangyi99104144
隨著電力電子技術的發展，對大功率、高性能的開關電源要求也越來越高。功率因數校正(PFC)技術是當前電力電子技術研究的熱點問題。大多數電力電子裝置通過整流器與電網接口，而傳統的二極管或晶閘管整流裝置會產生大量的諧波電流，對電網造成污染。許多國家和國際組織相繼制定了一系列限制用電設備諧波的標準。有源功率因數校正技術能夠有效的消除整流裝置的諧波，因此具有廣泛的應用前景。 本文首先分析了開關電源的發展現狀及發展要求，詳細地闡述了開關電源的基本構成和基本組態。然后研究了ZVT-Boost軟開關PFC電路的基本結構、基本工作原理及軟開關實現原理，在此基礎上確定了主電路結構，并制定了控制系統方案。 鑒于功率要求，本文采用兩級PFC電路。因此對常見的DC-DC變換器的拓撲結構、原理特性進行分析。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，列出各變換器的優缺點及在設計開關電源時的選用原則。最后，對所設計的系統進行了仿真分析。 本文根據用戶的要求研究設計了一種大功率高性能開關電源。該開關電源分為前級和后級，前級為采用BOOST結構的單相有源功率因數校正電路，后級為采用移相控制軟開關技術的全橋變換器。最后研制出了實驗樣機，并給出了實驗樣機的功率因數校正電路和移相全橋軟開關變換電路的實驗波形。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：朗朗乾坤
為設計高效率、低損耗的PFC電路,本文基于UCC28019進行電路設計。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,最后實現在輸入AC20V~24V電壓情況下穩定輸出DC38V。測試結果表明,系統實現效率為95%左右,電壓調整率小于1%,電源功率因數0.99。交流輸入電壓為19.0-25.8 V時,輸出直流電壓穩定性較好,電感無明顯嘯叫且紋波小,具有一定的帶負載能力和實用性。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.
上傳時間： 2022-04-03
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PFC基礎知識-PF的定義1功率因數（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，導致輸入電流為嚴重的非正弦波形，用cosp已不能表示整流電路的功率因數；常規直接整流電路的濾波電容使輸出電壓平滑，但卻使輸入電流變為尖脈沖，并產生高次諧波分量。輸入電流波形變，導致功率因數下降，污染電網，甚至造成電子設備損壞。引入功率因數校正是必要的利用功率因數校正技術可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。根據常用功率因數校正方法可分為有源功率因數校正（APFC）技術與無源功率因數校正（PPFC）技術。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。無源功率因數校正是利用電感和電容組成濾波器，對輸入電容進行移相和整形。有源功率因數校正（APFC：Active Power Factor Correction），在負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電壓同相位的正弦波，消除了諧波和無功電流，因而將電網功率因數提高到近似為1.APFC電路常用拓撲：升壓式（Boost）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校正器主回路拓撲的極好選擇。優點：輸入電流連續，因而產生低的傳導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的開關電源的研究從一開始就遇到了困難。而發展LED照明是現在節能環保的大趨勢，所以研究開發一種新型的大功率照明LED開關電源是很有必要的。 本文簡要介紹了大功率LED的發光特性、伏安特性及其驅動方案，并回顧了大功率LED開關電源的發展歷史，展望了未來趨勢。給出了大功率LED開關電源課題的背景，并分析了設計難點。在此基礎上，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模式的Boost變換器，DC/DC級采用準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工作模式的功率因數校正級的工作原理和主電路參數進行推導與設計，以及對基于L6562的PFC控制電路的設計進行了詳細的研究。其次詳細介紹了準諧振模式的理論基礎和應用，對基于NCP1377B的反激變換器的工作原理和穩態特性進行了詳細的分析；在此基礎上提出了一種高效低損耗的準諧振變換器的設計方案。論文詳細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/恒流電路及線性穩壓器在提出的兩級式方案中的應用。 結合上面提到的方案，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開關電源，實驗結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
在以節能、環保和安全為中心的現代汽車中，電氣設備越來越多，電氣負荷越來越大，用新的42V車載電源系統取代現有的14V電源系統將是大勢所趨。目前車載開關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字控制方案，以便提高變換性能。鑒于此，開展了以車載數字開關電源的理論與設計為對象的研究內容： 基于L4981B的Boost DC/DC變換器的實現。在Boost DC/DC變換器理論分析的基礎上，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。在推挽變換器理論分析的基礎上，基于模擬控制器TL494進行了功率電路、控制電路和保護電路的原理圖設計和PCB設計，制作成最大輸出功率0.5kW、系統效率87％的24VDC-42VDC車載開關電源。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。在Boost DC/DC變換器和單相逆變器相關理論分析的基礎上，采用數字PI控制，基于數字控制器TMS320F2808進行了功率電路、輸出電壓閉環控制電路、檢測電路和驅動電路的原理圖設計和PCB設計以及軟件設計，制作成額定輸出功率0.5kW、系統效率86％的24VDC-42VDC車載數字開關電源和24VDC-97VDC-330VDC、42VDC-24VAC變換器。
上傳時間： 2013-07-04
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交錯并聯反激變換器具有電路結構簡單，控制方便等優點，并且可以實現電氣隔離。但是其升壓比不高，變換器中主開關管電壓應力較大，且工作中開關管處于硬開關狀態，限制了變換器的效率。 針對交錯并聯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的原邊并聯、副邊并聯隔離型軟開關Boost變換器。該變換器繼承了交錯并聯反激變換器的優點，兩個并聯單元互補工作，分擔功率損耗，輸出電壓的脈動頻率為主開關管的兩倍。不同的是，該變換器具有較高的升壓比，變換器中主開關管的電壓應力較小，克服了交錯并聯反激變換器的問題。在軟開關方面，變換器使用有源箝位軟開關電路，使主開關管與箝位開關管都實現了零電壓軟開關動作，提高了變換器的效率與使用壽命。因此，它與交錯并聯反激變換器相比，更適合于低電壓輸入、高電壓輸出的應用變換場合。 在該變換器的基礎上，針對變換器中輸出二極管電壓電流振蕩較大，本文還提出了經過改進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的原邊并聯、副邊并聯隔離型軟開關Boost變換器及其改進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
在低功率應用領域中，為了降低成本，單級功率因數校正(PFC)技術越來越受到人們的關注。單級PFC技術是把PFC變換器和DC/DC變換器結合在一起，共用一個開關管和一套控制電路，同時提高功率因數和對輸出電壓進行快速調節。本文針對單級PFC技術進行了較詳細的分析。首先研究了基本Boost型單級PFC變換器，詳細分析了其工作原理和特性，指出在現有的單級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撲結構，并討論了兩者之間的聯系。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直接功率傳遞的單級PFC變換器。詳細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變換器性能更優越。
上傳時間： 2013-05-19
上傳用戶：shenglei_353
