● 摘要
开关电源在效率、体积、可靠性等方面的优秀表现使得开关电源在民用飞机上得到了很广的应用。但是开关电源开关快速切换的特点,使得开关电源的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)问题变得日益严重。针对这种情况,对开关电源的电磁干扰引起设备非正常工作状况进行解决,提高开关电源的电磁兼容能力(Electromagnetic Compatibility,EMC),成为开关电源研究的一个重要问题。
针对飞机电源电磁干扰抑制的问题,本文从开关电源电磁干扰传播和产生机理的研究和电磁干扰的强度抑制两方面进行了深入研究,比较清楚的确定了开关电源电磁干扰产生和传播的机理,并采用混沌电路调制的方将典型全桥开关变换器的电磁骚扰进行了比较好的抑制。
本文首先对开关电源典型组成结构进行了介绍,然后对开关电源的降压型拓扑、反激式拓扑和全桥变换拓扑的结构、工作原理等进行了详细的介绍和推导,为下文的研究打下理论基础。
在此之上,本文通过在OrCAD中建立降压型开关电源拓扑并进行仿真,对开关电源连续和不连续工作状态以及开关电源中电感、电容等储能元件的分布参数效应对开关电源电磁干扰的影响进行了研究。通过建立反激开关电源拓扑,对变压器的电感泄露因素和前后级电容对开关电源电磁干扰的作用进行了研究。通过研究,本文比较明确的确定了影响开关电源电磁兼容特性的电源工作状态、元件分布参数以及变压器非理想效应等因素产生电磁干扰的机理,从而引出了下一步对此类型电源产生的电磁发射干扰进行抑制的研究。
在开关电源电磁干扰抑制的研究部分,本文首先对115V飞机全桥电源进行了建模和功能仿真,具体包括输入桥式整流滤波器、全桥变换器电路、驱动电路以及其他电路的设计与工作性能的研究,采用各个部分分开设计然后组装的方法,实现了全桥开关电源的工作。接着本文运用混沌调制的方法,首先对混沌原理和混沌电路进行介绍,接着进行混沌信号发生电路的设计,接着进行混沌调制PWM信号的产生和研究,最终采用混沌的方法实现了对全桥开关电源电磁干扰进行了比较好的抑制,进行了从机理上、采用低成本进行减小开关电源的EMI的有益探索。