开关电源外文翻译(完整版)实用资料.doc

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1、开关电源外文翻译（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）杭州电子科技大学毕业设计(论文外文文献翻译毕业设计(论文题目多路可调输出直流稳压电源的设计与制作翻译题目基于压降型PWM开关电源的建模、仿真和减少传导性电磁干扰学院电子信息学院专业电子信息科学与技术姓名陈平飞班级07041911学号07041909指导教师陈瑾作者:A. Farhadi国籍:伊朗基于压降型PWM开关电源的建模、仿真和减少传导性电磁干扰摘要:电子设备之中杂乱的辐射或者能量叫做电磁干扰(EMI。尤其是在开关电源中的电力电子转换器经常高速切换时,虽然提高了工作效率,却导致转换器产生了电磁干扰。在这篇论

2、文之中介绍了各种各样的传导干扰,电磁干扰规章以及传导性电磁干扰的测量。如果电子设备的电磁干扰符合国家或者国际规章称为电磁兼容性(EMC。电力电子系统生产商一定要重视电子设备的电磁兼容性。电磁兼容性评估的第一步就是建模和仿真。在这篇论文中提出了基于压降型脉宽调制开关电源的电磁干扰仿真结果。为了提高电子设备的电磁兼容性,在论文中介绍了一些技术,并且通过仿真提高了电子设备的工作效率。关键字:传导,电磁兼容性,电磁干扰,线路阻抗稳定网络,开关电源一.前言在电力电子领域中,快速半导体的出现使高速度,高频率的开关切换成为了可能1。高速的开关造成设备的重量和体积的减少,但与此同时这也造成了一些不利的影响,比

3、如无线频率的干扰2。生产商将生产的产品投放到市场,遵守电磁兼容性规章是必要的。在设计阶段考虑电磁兼容性问题是非常重要的3。在开发产品前,建模和仿真是分析电磁兼容性最有效的工具。许多以前的研究都有涉及到电力电子元件的低频分析45。不同类型的电力电子转换器都能够被用来当做电磁的干扰源。电磁干扰源可以通过辐射和传导两种方式来传播。线路阻抗稳定网络被用来测量和计算电磁干扰影响的程度6。线路阻抗稳定网络输出的干扰频谱被引为电磁兼容性的评估标准7,8。国家或国际规章是电子设备电磁兼容性评估的一个参考的方面78。二、来源,途径和电磁干扰的受害者杂乱的电压或者电流被称为干扰,而它们的来源被称为干扰源。本论文中

4、的干扰源就是一个高速的开关电源。干扰通过辐射的方式在干扰源周围传播或通过和常见的电缆或电线连接进行传导。在这项研究中只考虑传导发射设备,如电脑,接收器,放大器,工业控制器等。这些被干扰源辐射的设备被称为受害者。常见的元素,源头接线,布线为噪声以及干扰的传导提供了途径。电磁传导干扰有差模和共模两种干扰方法9。A.差模传导干扰这种模式就是将一个噪声源的噪声施加到一个测试电路的不同线路。它的电路如下图1所示9。在图1中也显示了干扰源,路径阻抗,差模电流以及负载阻抗。 图1差模传导干扰路径B.常见的干扰方式共模噪声或干扰可能出现在电线或者电缆的连接点。负载和接地点的任意泄露都可以被认为是电压干扰源。图

5、2演示了共模干扰源在共模电流为Icm1和Icm2时相关的电流路径9。电力电子转换器可以被用来作为供应网络线路之间的噪音源。在这项研究中不同的传导干扰模式是非常重要的,所以讨论只会在这种模式下被继续考虑。三、电磁兼容性规章电子设备的应用,特别是那些拥有静态电力电子转换器的电子设备越来越多。就像前面讲的一样,电力电子转换器被视为一个重要的电磁干扰源,并能使电网产生腐坏。各种各样的干扰造成的高污染降低了电网电能的质量。另一方面,一些住宅,广告,特别是医疗器件对电力系统的电压及频率变化的干扰非常敏感。最好的解决干扰和提高电能质量的方法就是遵守国家或国际电磁兼容性规定。国际无线电干扰特别委员会,国际电工

6、委员会标准,美国联邦通讯委员会和德国电气工程师协会认证是欧洲,美国,德国最有名的决策并且出版最重要电磁兼容性法规的组织。IEC和VDE在传导发射上的需要和限制如图 3 和图4所示7,9。 图2共模传导干扰路径 图3 IEC管理排放标准不同的消费者群体可以遵守不同类别的规定。A类为普通的消费者,B类为具有更苛刻限制的消费者,在图 3 和图4这两者被分开。IEC和VDE频率范围不同,前者范围为150 千赫兹到30 兆赫兹,后者的范围为10 千赫兹到30 兆赫兹,在上述法规规定要求的频率范围内,法规的遵守情况被用来测量或者计算传导干扰的水平。在欧美社会电磁兼容性法规的遵行是强制的,产品必须要有认证的

7、标签以表示达到法规的要求8。 图4 VDE管理排放标准四、电磁传导干扰测试A. 线路阻抗稳定网络(LISN线路阻抗稳定网络是提供一个标准的工业元素被放置在供应和电力电子转换器之间,包括加载一个接口以便可以对传导干扰进行测量7,所述的情况如图5 所示6。线路阻抗稳定网络应具有以下几个特点,以满足测量条件7。1-提供一个低阻抗路径转移源动力到电力电子转换器以及负载。2-干扰源提供一个低阻抗路径,电力电子转换器用来测量路径端口。 图5 LISN网络布局测量传导干扰B. 线路阻抗稳定网络拓扑线路阻抗稳定网络比较常见的拓扑结构如图6所示7。 图6 LISN网络常见的拓扑结构图7中给出了线路阻抗稳定网络的

8、阻抗与频率的变化以及前面提到的拓扑结构。线性阻抗稳定网络在电磁干扰测量范围之内拥有稳定的阻抗7。线路阻抗稳定网络输出的信号电平与频率的变化就是干扰频谱。一个系统的电磁兼容性可以通过比较它的干扰频谱和标准的限制来进行评估。线路阻抗稳定网络输出的信号电平范围在10千赫兹到30 千赫兹或者150 千赫兹到30兆赫兹之间,这就是标准的电磁兼容性,并且它处在标准的限定范围里。在实际的情况下,线路阻抗稳定网络是连接到频谱分析仪上进行干扰测量的。但是为了建模和仿真的目的,线路阻抗稳定网络的输出频谱是通过相应的软件来进行计算的。五.结论本论文提到了由于快速地开关半导体器件会在电力电子转换器中出现电磁干扰,电磁

9、干扰有辐射干扰和传导干扰两种,本论文研究了两者之中的传导干扰。论文中对相容性的法规和传导干扰的测量进行了解释。本文对线路阻抗稳定网络进行了描述,它是除了拓扑结构,参数和工艺之外测量过程中的一个重要组成部分。本文对压降型脉宽调制直流/直流转换器的电磁干扰进行了考虑和模拟。对于现在的机构,减少电磁干扰的水平是非常必要的。这表明压降型脉宽调制开关电源的电磁干扰程度可以减弱,通过控制占空比,占空比变化以及参考电压频率的参数。Modeling, Simulation, and Reduction of Conducted Electromagnetic Interference Due to a PWM

10、 Buck Type Switching Power Supply IA. FarhadiAbstract:Undesired generation of radiated or conducted energy in electrical systems is called Electromagnetic Interference (EMI. High speed switching frequency in power electronics converters especially in switching power supplies improves efficiency but

11、leads to EMI. Different kind of conducted interference, EMI regulations and conducted EMI measurement are introduced in this paper. Compliancy with national or international regulation is called Electromagnetic Compatibility (EMC. Power electronic systems producers must regard EMC. Modeling and simu

12、lation is the first step of EMC evaluation. EMI simulation results due to a PWM Buck type switching power supply are presented in this paper. To improve EMC, some techniques are introduced and their effectiveness proved by simulation.Index Terms:Conducted, EMC, EMI, LISN, Switching SupplyI. INTRODUC

13、TIONFAST semiconductors make it possible to have high speed and high frequency switching in power electronics 1. High speed switching causes weight and volume reduction of equipment, but some unwanted effects such as radio frequency interference appeared 2. Compliance with electromagnetic compatibil

14、ity (EMC regulations is necessary for producers to present their products to the markets. It is important to take EMC aspects already in design phase 3. Modeling and simulation is the most effective tool to analyze EMC consideration before developing the products. A lot of the previousstudies concer

15、ned the low frequency analysis of power electronics components 45. Different types of power electronics converters are capable to be considered as source of EMI. They could propagate the EMI in both radiated and conducted forms. Line Impedance Stabilization Network (LISN is required for measurement

16、and calculation of conducted interference level 6. Interference spectrum at the output of LISN is introduced as the EMC evaluation criterion 78. National or international regulations are the references for the evaluation of equipment in point of view of EMC 78.II. SOURCE, PATH AND VICTIM OF EMIUndes

17、ired voltage or current is called interference and their cause is called interference source. In this paper a high-speed switching power supply is the source of interference.Interference propagated by radiation in area around of an interference source or by conduction through common cabling or wirin

18、g connections. In this study conducted emission is considered only. Equipment such as computers, receivers, amplifiers, industrial controllers, etc that are exposed to interference corruption are called victims. The common connections of elements, source lines and cabling provide paths for conducted

19、 noise or interference. Electromagnetic conducted interference has two components as differential mode and common mode 9.A. Differential mode conducted interference This mode is related to the noise that is imposed between different lines of a test circuit by a noise source. Related current path is

20、shown in Fig. 1 9. The interference source, path impedances,differential mode current and load impedance are also shown in Fig. 1.B. Common mode conducted interferenceCommon mode noise or interference could appear and impose between the lines, cables or connections and common ground. Any leakage cur

21、rent between load and common ground could be modeled by interference voltage source.Fig. 2 demonstrates the common mode interference source, common mode currents Icm1 and Icm2and the related current paths9.The power electronics converters perform as noise source between lines of the supply network.

22、In this study differential mode of conducted interference is particularly important and discussion will be continued considering this mode only. III. ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY REGULATIONSApplication of electrical equipment especially static power electronic converters in different equipment is i

23、ncreasing more and more. As mentioned before, power electronics converters are considered as an important source of electromagnetic interference and have corrupting effects on the electric networks 2. High level of pollution resulting from various disturbances reduces the quality of power in electri

24、c networks. On the other side some residential, commercial and especially medical consumers are so sensitive to power system disturbances including voltage and frequency variations. The best solution to reduce corruption and improve power quality is complying national or international EMC regulation

25、s. CISPR, IEC, FCC and VDE are among the most famous organizations from Europe,USA and Germany who are responsible for determining and publishing the most important EMC regulations. IEC and VDE requirement and limitations on conducted emission are shown in Fig. 3 and Fig. 4 79.For different groups o

26、f consumers different classes of regulations could be complied. Class A for common consumers and class B with more hard limitations for special consumers are separated in Fig. 3 and Fig. 4. Frequency range of limitation is different for IEC and VDE that are 150 kHz up to 30 MHz and 10 kHz up to 30 M

27、Hz respectively. Compliance of regulations is evaluated by comparison of measured or calculated conducted interference level in the mentioned frequency range with the stated requirements in regulations. In united European community compliance of regulation is mandatory and products must have certifi

28、ed label to show covering of requirements 8. IV. ELECTROMAGNETIC CONDUCTED INTERFERENCE MEASUREMENTA. Line Impedance Stabilization Network (LISN1-Providing a low impedance path to transfer power from source to power electronics converter and load. 2-Providing a low impedance path from interference s

29、ource, here power electronics converter, to measurement port. Variation of LISN impedance versus frequency with the mentioned topology is presented in Fig. 7. LISN has stabilized impedance in the range of conducted EMI measurement 7 . Variation of level of signal at the output of LISN versus frequen

30、cy is the spectrum of interference. The electromagnetic compatibility of a system can be evaluated by comparison of its interference spectrum with the standard limitations. The level of signal at the output of LISN in frequency range 10 kHz up to 30 MHz or 150 kHz up to 30 MHz is criterion of compat

31、ibility and should be under the standard limitations. In practical situations, the LISN output is connected to a spectrum analyzer and interference measurement is carried out. But for modeling and simulation purposes, the LISN output spectrum is calculated using appropriate software. 参考文献 1 Mohan, U

32、ndeland, and Robbins, “Power Electronics Converters, Applications and Design” 3rd edition, John Wiley & Sons, 2003. 2 P. Moy, “EMC Related Issues for Power Electronics”, IEEE, Automotive Power Electronics, 1989, 28-29 Aug. 1989 pp. 46 53. 3 M. J. Nave, “Prediction of Conducted Interference in Switch

33、ed Mode Power Supplies”, Session 3B, IEEE International Symp. on EMC, 1986. 4 Henderson, R. D. and Rose, P. J., “Harmonics and their Effects on Power Quality and Transformers”, IEEE Trans. On Ind. App., 1994, pp. 528-532. 5 I. Kasikci, “A New Method for Power Factor Correction and Harmonic Eliminati

34、on in Power System”, Proceedings of IEEE Ninth International Conference on Harmonics and Quality of Power, Volume 3, pp. 810 815, Oct. 2000. 6 M. J. Nave, “Line Impedance Stabilization Networks: Theory and Applications”, RFI/EMI Corner, April 1985, pp. 54-56. 7 T. Williams, “EMC for Product Designer

35、s” 3 edition 2001 Newnes. 8 B. Keisier, “Principles of Electromagnetic Compatibility”, 3 HOUSE 1987. 9 J. C. Fluke, “Controlling Conducted Emission by Design”, Vanhostrand Reinhold 1991. 10 M. Daniel,”DC/DC Switching Regulator Analysis”, McGrawhill 1988 11 M. J. Nave,” The Effect of Duty Cycle on SM

36、PS Common Mode Emission: theory rd rd edition ARTECH and experiment”, IEEE National Symposium on Electromagnetic Compatibility, Page(s: 211-216, 23-25 May 1989. 上海松江松汇中路880号IBM P570 开关电源模块健康检查施耐德接触器机器型号为9117-570.由于近期各地市公司的P570的电源模块，发生故障频繁，为防患于未然，尽早发现电源模块的问题，并且尽早通知省公司协同相关厂商解决问题。请个地市系统管理员参考一下图示，检查P570

37、机器背后电源模块的状态等情况，进行电源模块的健康情况检查。图（一）从P570背面看，每个P570的笼子（draw）的右边有两个电源模块。各地市P570一台主机有4个draw,每个draw是4U机柜的高度。图（二）P570电源模块外形在电源模块的背后有LED指示灯。 指示灯在电源模块的左下角 meanfirst green is AC goodsecond green is DC goodamber（黄色） is fault or for identification开关电源原理（希望能帮到同行的你更加深入的了解开关电源，温故而知新吗！）一、 开关电源的电路组成/b：开关电源的主要电路是由输入电

38、磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下：二、 输入电路的原理及常见电路/b：1、AC输入整流滤波电路原理： 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双型滤波网络主要是对输入

39、电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。2、 DC输入滤波电路原理： 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的

40、高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。三、 功率变换电路/b：1、 MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电

41、状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。2、 常见的原理图：3、工作原理：R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断 。R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起组成R

42、C网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多；当Q1截止时，变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。IC根据输出电压和电流时刻调整着脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输出电流和电压。C4和R6为尖峰电压吸收回路。4、推挽式功率变换电路：Q1和Q2将轮流导通。5、有驱动变压器的功率变换

43、电路：T2为驱动变压器，T1为开关变压器，TR1为电流环。四、 输出整流滤波电路/b：1、 正激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管，D2为续流二极管，R1、C1、R2、C2为削尖峰电路。L1为续流电感，C4、L2、C5组成型滤波器。2、 反激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感，R2为假负载，C4、L2、C5组成型滤波器。3、 同步整流电路： 工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次

44、级下端为正时，电流经C3、R4、R2使Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。五、 稳压环路原理/b：1、反馈电路原理图： 2、工作原理：当输出U0升高，经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后，U1脚电压升高，当其超过U1脚基准电压后U1脚输出高电平，使Q1导通，光耦OT1发光二极管发光，光电三极管导通，UC3842脚电位相应变低，从而改变U1脚输出占空比减小，U0降低。当输出U0降低时，U1脚电压降低，当其低过U1脚基准电压后U1脚输出低电平，Q1不导通，光耦OT1发光二极管不发光，光电三极管不

45、导通，UC3842脚电位升高，从而改变U1脚输出占空比增大，U0降低。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节VR1可改变输出电压值。反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。由于版面有限，还有很多没上传，有空会上传上去。如果你急需要看全文的话，可以留个邮箱。六、短路保护电路：1、在输出端短路的情况下，PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内，它可以用多种方法来实现限流电路，当功率限流在短路时不起作用时，只有另增设一部分电路。2、短路保护电路通常有两种，下图是小功率短路保护电路，其原理简述如

46、下：当输出电路短路，输出电压消失，光耦OT1不导通，UC3842脚电压上升至5V左右，R1与R2的分压超过TL431基准，使之导通，UC3842脚VCC电位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作后脚电位消失，TL431不导通UC3842脚电位上升，UC3842重新启动，周而复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成正常工作状态。3、下图是中功率短路保护电路，其原理简述如下： 当输出短路，UC3842脚电压上升,U1 脚电位高于脚时，比较器翻转脚输出高电位，给C1充电，当C1两端电压超过脚基准电压时U1脚输出低电位，UC3842脚低于1V，UCC3842停止工作，输出电压为0V，周而复始，当

47、短路消失后电路正常工作。R2、C1是充放电时间常数，阻值不对时短路保护不起作用。4、 下图是常见的限流、短路保护电路。其工作原理简述如下： 当输出电路短路或过流，变压器原边电流增大，R3两端电压降增大，脚电压升高，UC3842脚输出占空比逐渐增大，脚电压超过1V时，UC3842关闭无输出。5、下图是用电流互感器取样电流的保护电路， 有着功耗小，但成本高和电路较为复杂，其工作原理简述如下：输出电路短路或电流过大，TR1次级线圈感应的电压就越高，当UC3842脚超过1伏，UC3842停止工作，周而复始，当短路或过载消失，电路自行恢复。七、输出端限流保护： 上图是常见的输出端限流保护电路，其工作原理

48、简述如上图：当输出电流过大时，RS（锰铜丝）两端电压上升，U1脚电压高于脚基准电压，U1脚输出高电压，Q1导通，光耦发生光电效应，UC3842脚电压降低，输出电压降低，从而达到输出过载限流的目的。八、输出过压保护电路的原理：输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定在一安全值的范围内。当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过压现象时，过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备。应用最为普遍的过压保护电路有如下几种：1、可控硅触发保护电路： 如上图，当Uo1输出升高，稳压管（Z3）击穿导通，可控硅（SCR1）的控制端得到触发电压，因此可控硅导通。Uo2电压对地短路，过流保