开关电源金属机壳的辐射发射作用研究

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如今,开关电源中的电磁干扰问题受到人们越来越多的关注,其中金属机壳作为开关电源中常见的一部分,起到支撑和屏蔽的作用。虽然大多数开关电源都有金属机壳,但错误的连接不仅不会起到屏蔽的作用,反而有时会出现辐射发射上升的现象。本文为了研究金属机壳对开关电源远场辐射发射的影响,以一台Boost变换器作为研究对象,分析其辐射发射形成机理,建立高频等效模型,研究金属机壳对PCB寄生参数的影响,对远场辐射进行预测,并采取抑制其辐射发射的方法。论文分析了Boost变换器的电磁辐射机理,确定了主要的干扰源。设计并制作了一台Boost变换器,在此基础上建立其高频等效电路模型以得到干扰源。再建立以此干扰源为激励的辐射发射模型,进行全波电磁仿真预测其远场辐射,并用测试结果验证模型的有效性。之后分析有长输入输出线缆对远场辐射的影响。对金属机壳的屏蔽作用进行分析,并用实验计算其屏蔽效能。主要考虑并计算金属机壳对Boost变换器主电路环路电感的影响和MOSFET漏极等对金属机壳的寄生电容。获得这些寄生参数后在之前高频模型的基础上建立新的高频电路模型和辐射模型。实验验证此模型能较准确的预测有金属机壳的Boost变换器远场辐射发射。通过分析金属机壳对线缆上共模电流的作用,采用了两种抑制措施。其一,在输入输出线缆上套嵌铁氧体磁芯,增大线缆共模阻抗;其二,在Boost变换器PCB的输入输出端与金属机壳之间用低阻抗元器件连接,降低开关电源内部共模阻抗。两种措施都能降低辐射发射,尤其是第二种,而且二者结合使用并不冲突,能更好的抑制辐射发射。
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