開關(guān)電源傳導(dǎo)EMI預(yù)測(cè)探討

　　對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行頻域仿真，首先要建立開關(guān)電源的頻域仿真模型。開關(guān)電源EMI頻域預(yù)測(cè)的重點(diǎn)是對(duì)噪聲路徑的建模，其中包括：無源器件的高頻模型;PCB及結(jié)構(gòu)寄生參數(shù)的抽取。

　　在考慮無源器件、PCB及結(jié)構(gòu)寄生參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立開關(guān)電源集中參數(shù)的電路模型，可以通過計(jì)算或仿真得到該電路的阻抗，諧振點(diǎn)等，從而為降低EMI提供有力的依據(jù)。

　　由于差模噪聲和共模噪聲的傳播路徑不同，有必要對(duì)DM 傳播路徑和CM 傳播路徑分別建模。這樣可以更好地分析各種干擾的特點(diǎn)，而且還可以為設(shè)計(jì)濾波器提供有力的依據(jù)。

　　4.1　噪聲源的模型建立

　　由于需要分別對(duì)DM 噪聲和CM 噪聲進(jìn)行分析，所以對(duì)DM 噪聲源和CM 噪聲源也需要分別建模。M.Nave在文獻(xiàn)[3]中提出使用電流源作為DM 噪聲源，使用電壓源作為CM 噪聲源的方法，就是因?yàn)镈M 噪聲主要由di/dt引起，而CM 噪聲則主要由dv/dt引起。文獻(xiàn)[4]在此基礎(chǔ)上對(duì)CM 噪聲源進(jìn)行了改進(jìn)，考慮了電壓過沖和下沖，并且在線路阻抗近似平衡的情況下，利用DM 電流源和一個(gè)電壓源來表示CM 噪聲源(如圖2所示)。

　　圖2　共模噪聲源的表示

　　文獻(xiàn)基本都是用梯形波來表示噪聲源的，但實(shí)際中并不是每個(gè)電路中的開關(guān)器件的波形都能很好地用梯形波近似，圖3所示即為一個(gè)反激電源開關(guān)管的電流電壓波形，除了梯形波之外，還有電流尖峰，電壓過沖和下沖等分量，會(huì)導(dǎo)致噪聲源的頻譜與梯形波有一定的不同。所以不能盲目地使用梯形波來表征噪聲源，而是需要對(duì)電路進(jìn)行分析或者仿真，從而得到開關(guān)器件的電流或電壓波形，基于此波形再對(duì)噪聲源進(jìn)行建模，這樣才能更精確地反映開關(guān)電源的電磁干擾。

　　圖3　某反激電源開關(guān)管的電流電壓波形

　　圖3　某反激電源開關(guān)管的電流電壓波形

　　4.2　無源器件的高頻模型

　　在EMI的頻率范圍內(nèi)，常用的無源器件都不能再被認(rèn)為是理想的，他們的寄生參數(shù)嚴(yán)重影響著其高頻特性。

　　在各種無源器件中，電阻、電感和電容的高頻等效寄生參數(shù)可以用高頻阻抗分析儀測(cè)得。表1所示為各種無源器件的理想模型和高頻等效模型。

　　表1　電阻、電容、電感及變壓器的高頻等效模型

　　對(duì)于高頻變壓器，提出可以使用有限元分析方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)量法求取，從而可以得到漏感、原副邊自電容和原副邊互電容這些引起電路震蕩、增加傳導(dǎo)EMI的主要參數(shù)。使用ansoft公司的Maxwell仿真軟件，可以通過輸入變壓器的繞組和磁芯的幾何尺寸與電磁參數(shù)，利用有限元分析的方法得到各寄生參數(shù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)量法的總體思路就是在所建立模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出變壓器在不同工作狀態(tài)下的阻抗特性(如原副邊繞組開路，短路的不同組合)方程，然后測(cè)量這些狀態(tài)下的阻抗，從而得到漏感和寄生電容。