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DC-DC开关电源的EMI分析及优化设计

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简介：
本文深入探讨了DC-DC开关电源中的电磁干扰（EMI）问题，并提出了一系列有效的优化设计方案，旨在减少电磁噪声，提高电源系统的稳定性和兼容性。 现代电力电子系统通常在开关模式下运行，会产生较大的电磁干扰（EMI）。这一问题一直是电力工程师们关注的焦点，并且解决它既困难又耗时。本段落将探讨EMI是如何产生的、如何传播以及怎样优化并解决问题。 常见的缩略语包括： - EMC：电磁兼容性 - EMI：电磁干扰 - EMS：电磁抗扰度 - IEC：国际电工委员会

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  • DC-DC开关电源的EMI分析及优化设计
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    本文深入探讨了DC-DC开关电源中的电磁干扰（EMI）问题，并提出了一系列有效的优化设计方案，旨在减少电磁噪声，提高电源系统的稳定性和兼容性。 现代电力电子系统通常在开关模式下运行，会产生较大的电磁干扰（EMI）。这一问题一直是电力工程师们关注的焦点，并且解决它既困难又耗时。本段落将探讨EMI是如何产生的、如何传播以及怎样优化并解决问题。 常见的缩略语包括： - EMC：电磁兼容性 - EMI：电磁干扰 - EMS：电磁抗扰度 - IEC：国际电工委员会
     
  • 有关DC/DC电源及EMI的探讨
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    本文章围绕DC/DC电源的工作原理、设计技巧及其电磁干扰（EMI）问题进行深入讨论和分析，旨在为工程师提供有效的解决方案。 DC/DC转换器的噪声主要受三个参数影响：占空比（Duty）、开关频率（Fs）以及上升时间（Tr）。其中，开关频率的影响尤为显著，不仅对电磁兼容性有重要影响，在不同应用中也会表现出不同的效果。 1. **DC/DC噪声源特性** - **占空比**：随着占空比的增加，噪声幅度也随之增大。 - **开关频率**：它决定了噪声在频谱上的分布。通常可以将开关频率分为几大类： 20～100kHz：由于电感较大导致的成本和尺寸问题，低频设计逐渐不再成为首选方案。 100～550kHz：这一区间是大多数应用的主要选择范围。 开关频率不仅影响电感的大小，还会影响转换器的整体效率。
     
  • 基于设计的负电压DC/DC开关电源
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    本项目致力于研发一种创新性的负电压DC/DC开关电源，采用先进的设计理念和技术方案，旨在提高转换效率和稳定性。通过优化电路结构及选择高效半导体器件，实现了宽输入范围、高功率密度与良好的负载瞬态响应特性，适用于各种电子设备的电源管理需求。 随着电子技术的快速发展，现代电子测量装置通常需要负电源来为内部的集成电路芯片与传感器供电。例如集成运算放大器、电压比较器以及霍尔传感器都需要这种类型的电源。负电源的质量直接影响到这些设备运行的表现，甚至可能导致采集的数据出现显著偏差。目前，大多数电子测量装置采用抗干扰能力强且效率高的开关电源作为其负电源解决方案。
     
  • DC/DC PWM 开关电源
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    DC/DC PWM开关电源是一种高效的电力转换装置，通过脉宽调制技术将直流电转换为另一固定或可调节电压的直流电输出，广泛应用于电子设备和通信系统中。 1. 概述 2. DC-DC变换器的基本拓扑电路 3. 带变压器隔离的DC-DC变换器原理 4. PWM控制原理
     
  • DC-DC开关电源管理芯片设计（续）
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    本文章是关于DC-DC开关电源管理芯片的设计探讨，继前文之后继续深入分析相关技术细节和优化方案。 本段落承接《芯片设计实例篇：DC-DC 开关电源管理芯片设计（上篇）》的内容，专注于讲解芯片设计的细节。对于尚未阅读过该系列文章的读者，建议从“上篇”开始。 一、内部模块的设计 目标是开发一个基于PWM控制的升压式DC-DC电源转换芯片。此芯片将实现一种双环路（电压和电流）的一阶控制系统，并采用电流模式PWM技术。在这一设计中，我们将集成包括控制电路、驱动电路、保护电路以及检测电路在内的多个模块。 我们的研究结合了电力电子技术和微电子技术，在BiCMOS工艺的基础上，具体探讨如何高效地实现DC-DC变换器的集成化解决方案。
     
  • 负电压DC/DC开关电源在电源技术中的设计
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    本论文探讨了负电压DC/DC开关电源的设计原理和技术应用，旨在提高电源转换效率和稳定性。通过优化电路结构与控制策略，实现高性能电源解决方案。 以往的隔离开关电源技术通过变压器实现负电压输出，这会导致电源体积增大及电路复杂性增加。随着专用集成DC-DC控制芯片的发展，非隔离式负电压开关电源因其结构简单、体积小巧而在电子测量设备中越来越受欢迎。因此，对这类电源的研究具有重要的实用价值。 传统的非隔离负电压开关电源主要有两种电路拓扑（如图1和图2所示）。根据图3的滤波输出电容充电电流波形可以看出，在相同电感峰值电流的情况下，采用图2结构可以得到更小输出纹波的负电压，并且其负载能力也更强。然而，由于图2中的开关器件需要连接到电源的负极，这使得控制电路比图1更为复杂，因此目前市场上尚未实现这种电路结构。
     
  • DC-DC开关电源环路补偿器的设计.pdf
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    本文档详细探讨了DC-DC开关电源环路补偿器的设计方法与实践应用，旨在提高电源系统的稳定性及响应速度。 本段落档介绍了数字DC/DC开关电源环路补偿器的设计过程。首先建立了系统的S域小信号模型，并采用数字重设计法根据给定的系统参数设计了数字补偿器。通过使用SISODesignTool仿真平台，结合伯德图分析和根轨迹法，在连续域中设计了模拟补偿器并进行了离散化处理。 在构建s域模型时，考虑到了模数转换器及数字脉宽调制发生器产生的延迟效应的影响，这使得所设计的补偿器能够更好地适应采样速率的变化。基于这种方法开发出的数字补偿器可以实现对脉宽调制信号的精确编程控制，并确保变换器在闭环工作模式下具有良好的动态性能。 最后通过仿真实验验证了该设计方案的有效性。
     
  • BUCK型DC-DC开关电源芯片的设计与实现
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    本项目聚焦于设计并实现高效能、高稳定性的BUCK型DC-DC开关电源芯片。通过优化电路结构和参数选择，致力于提升转换效率及负载适应性，并确保在宽输入电压范围内的稳定性。 本段落探讨了降压型DC/DC开关电源变换器的拓扑结构及其基本工作原理，并深入分析了该类型变换器在不同模式下的运行机制及各自的优缺点。此外，文章还研究了降压型DC/DC开关电源变换器开环不稳定性、斜坡补偿以及系统频率补偿的相关问题。
     
  • DC-DC电源设计.zip_DC-DC设计_DC-DC电路图_ DC原理图_PCB设计_dc-dc PCB
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    本资料包提供详细的DC-DC电源设计方案，包含多种DC-DC电路图和原理图。内容涵盖从基础理论到实际PCB布局技巧的全面指导，助力工程师优化电力转换效率与稳定性。 这是一份2011年国赛设计方案中的DC转DC电路原理图及PCB图。
     
  • 稳压电源、DC-DC电源及开关电源的详细电路图
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    本资料详尽介绍了稳压电源、DC-DC电源和开关电源的工作原理及其电路设计，包含大量实用电路图，是电子工程爱好者和技术人员不可或缺的学习与参考资源。 一、稳压电源 1. 3～25V电压可调电路图：此稳压电源的调节范围在3.5V到25V之间，输出电流大，并采用可调稳压管式电路以获得平稳的输出电压。工作原理如下：整流滤波后的直流电压由R1提供给调整管基极使其导通，在V1导通时通过RP、R2使V2也导通，随后V3也开始导通；此时，V1、V2和 V3 的发射极与集电极的电压不再变化（其作用类似于稳压管）。调节 RP 可以得到稳定的输出电压，而 R1、RP、R2 和 R3 的比值决定了电路输出的电压。 2. 10A/3～15V可调稳压电源：无论是在电脑维修还是电子制作中都离不开稳定可靠的直流电源。这里介绍一个可以从3V到15V连续调节，最大电流可达10A的稳压电源方案。该设计采用高精度标准电压源集成电路TL431，并具备温度补偿特性以确保更高的稳压精度，适用于大部分常规维修需求。 二、开关电源UC3842工作原理：下图展示了 UC3842 的内部结构框图和引脚配置。UC3842 使用固定频率脉冲宽度可调的控制方式，共有八个引脚。各引脚的功能如下： ①脚是误差放大器输出端，外部连接电阻以实现特定功能。 其余部分未详细列出，如果需要完整信息，请参考相关技术文档或资料。