Integrated EMI/Thermal Design forSwitching Power SuppliesWei ZhangThesis submitted to the Faculty of theVirginia Polytechnic Institute and State Universityin partial fulfillment of the requirements for the degree of Integrated EMI/Thermal Design forSwitching Power SuppliesWei Zhang(ABSTRACT)This work presents the modeling and analysis of EMI and thermal performancefor switch power supply by using the CAD tools. The methodology and design guidelinesare developed.By using a boost PFC circuit as an example, an equivalent circuit model is builtfor EMI noise prediction and analysis. The parasitic elements of circuit layout andcomponents are extracted analytically or by using CAD tools. Based on the model, circuitlayout and magnetic component design are modified to minimize circuit EMI. EMI filtercan be designed at an early stage without prototype implementation.In the second part, thermal analyses are conducted for the circuit by using thesoftware Flotherm, which includes the mechanism of conduction, convection andradiation. Thermal models are built for the components. Thermal performance of thecircuit and the temperature profile of components are predicted. Improved thermalmanagement and winding arrangement are investigated to reduce temperature.In the third part, several circuit layouts and inductor design examples are checkedfrom both the EMI and thermal point of view. Insightful information is obtained.
上传时间： 2013-11-10
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Integrated EMI/Thermal Design forSwitching Power SuppliesWei ZhangThesis submitted to the Faculty of theVirginia Polytechnic Institute and State Universityin partial fulfillment of the requirements for the degree of Integrated EMI/Thermal Design forSwitching Power SuppliesWei Zhang(ABSTRACT)This work presents the modeling and analysis of EMI and thermal performancefor switch power supply by using the CAD tools. The methodology and design guidelinesare developed.By using a boost PFC circuit as an example, an equivalent circuit model is builtfor EMI noise prediction and analysis. The parasitic elements of circuit layout andcomponents are extracted analytically or by using CAD tools. Based on the model, circuitlayout and magnetic component design are modified to minimize circuit EMI. EMI filtercan be designed at an early stage without prototype implementation.In the second part, thermal analyses are conducted for the circuit by using thesoftware Flotherm, which includes the mechanism of conduction, convection andradiation. Thermal models are built for the components. Thermal performance of thecircuit and the temperature profile of components are predicted. Improved thermalmanagement and winding arrangement are investigated to reduce temperature.In the third part, several circuit layouts and inductor design examples are checkedfrom both the EMI and thermal point of view. Insightful information is obtained.
上传时间： 2013-11-16
上传用户：萍水相逢
为了减少电力电子装置对电网引起的谐波污染,在变频器接入电网之前加入PFC电路是一种趋势。讨论了基于TMS320LF2407的全数字控制的单相PFC电路的工作原理,并由此得到了主电路参数的选取原则;建立了单相Boost型数字PFC的小信号动态模型,并分析了基于该模型的数字控制设计方法,给出了设计软件流程;最后搭建了一台样机,在实际电路中实现了数字控制的单相PFC,并得到了较好的实验结果。
上传时间： 2014-12-28
上传用户：zhangyi99104144
随着电力电子技术的发展，对大功率、高性能的开关电源要求也越来越高。功率因数校正(PFC)技术是当前电力电子技术研究的热点问题。大多数电力电子装置通过整流器与电网接口，而传统的二极管或晶闸管整流装置会产生大量的谐波电流，对电网造成污染。许多国家和国际组织相继制定了一系列限制用电设备谐波的标准。有源功率因数校正技术能够有效的消除整流装置的谐波，因此具有广泛的应用前景。 本文首先分析了开关电源的发展现状及发展要求，详细地阐述了开关电源的基本构成和基本组态。然后研究了ZVT-Boost软开关PFC电路的基本结构、基本工作原理及软开关实现原理，在此基础上确定了主电路结构，并制定了控制系统方案。 鉴于功率要求，本文采用两级PFC电路。因此对常见的DC-DC变换器的拓扑结构、原理特性进行分析。并针对各自的变换器建立了简化模型，基于所建立的模型分析了变换器的特性，列出各变换器的优缺点及在设计开关电源时的选用原则。最后，对所设计的系统进行了仿真分析。 本文根据用户的要求研究设计了一种大功率高性能开关电源。该开关电源分为前级和后级，前级为采用BOOST结构的单相有源功率因数校正电路，后级为采用移相控制软开关技术的全桥变换器。最后研制出了实验样机，并给出了实验样机的功率因数校正电路和移相全桥软开关变换电路的实验波形。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：朗朗乾坤
为设计高效率、低损耗的PFC电路,本文基于UCC28019进行电路设计。以UCC28019输出的PWM波形来控制Boost升压斩波为核心电路,使电路中的电容交替地充放电、电感交替的储存和释放能量,最后实现在输入AC20V~24V电压情况下稳定输出DC38V。测试结果表明,系统实现效率为95%左右,电压调整率小于1%,电源功率因数0.99。交流输入电压为19.0-25.8 V时,输出直流电压稳定性较好,电感无明显啸叫且纹波小,具有一定的带负载能力和实用性。In order to design the PFC circuit with high efficiency and low loss,this paper designs the circuit based on UCC28019.The PWM waveform output by UCC28019 is used to control boost chopper as the core circuit,which alternately charges and discharges capacitors,stores and releases energy by inductors,and finally achieves stable output of DC38 V under the input voltage of AC20 V~24 V.The test results show that the system achieves about 95% efficiency,the voltage adjustment rate is less than 1%,the power factor is 0.99,and the AC input voltage is 19.0-25.8 V.The output DC voltage stability is good,the inductance has no obvious whistle and the ripple is small,so it has certain load capacity and practicability.
上传时间： 2022-04-03
上传用户：ddk
PFC基础知识-PF的定义1功率因数（Power Factor）的定义是指输入有功功率（p）和视在功率（S）的比值；线性电路功率因数可用Cos表示，为正弦电流与正弦电压的相位差；但是由于整流电路中二极管的非线性，导致输入电流为严重的非正弦波形，用cosp已不能表示整流电路的功率因数；常规直接整流电路的滤波电容使输出电压平滑，但却使输入电流变为尖脉冲，并产生高次谐波分量。输入电流波形变，导致功率因数下降，污染电网，甚至造成电子设备损坏。引入功率因数校正是必要的利用功率因数校正技术可A/全跟踪交流输入电压波形，流输入电流波形完使输入电流波形皇纯正弦波，并且与输入电压波形相位，，此时整流器的货载可等效为纯电阻。根据常用功率因数校正方法可分为有源功率因数校正（APFC）技术与无源功率因数校正（PPFC）技术。它置于桥式整流器与滤波用电解电容器之间，实际上是一种DC-DC变换器。无源功率因数校正是利用电感和电容组成滤波器，对输入电容进行移相和整形。有源功率因数校正（APFC：Active Power Factor Correction），在负载即电力电子装置本身的整流器和滤波电容之间增加一个功率变换电路，将整流器的输入电流校正成为与电网电压同相位的正弦波，消除了谐波和无功电流，因而将电网功率因数提高到近似为1.APFC电路常用拓扑：升压式（Boost）降压式（Buck）升/降压式（Buck/Boost）反激式（Fly back）APFC电路形式：单极式 双极式单相PFC 三相PFCBoost变换电路是有源功率因数校正器主回路拓扑的极好选择。优点：输入电流连续，因而产生低的传导噪声和最好的输入电流波形；缺点：需要比输入峰值电压还要高的输出电压。
标签： pfc
上传时间： 2022-05-28
上传用户：hao123
大功率照明LED（Light Emitting Diode）是新一代光源，它光转换效率高，也称作绿色光源。由于大功率照明LED本身的伏安特性，大功率LED的开关电源的研究从一开始就遇到了困难。而发展LED照明是现在节能环保的大趋势，所以研究开发一种新型的大功率照明LED开关电源是很有必要的。 本文简要介绍了大功率LED的发光特性、伏安特性及其驱动方案，并回顾了大功率LED开关电源的发展历史，展望了未来趋势。给出了大功率LED开关电源课题的背景，并分析了设计难点。在此基础上，提出了一种新型两级式方案，前级为PFC级，后级为DC/DC级。PFC级采用电感电流临界连续模式的Boost变换器，DC/DC级采用准谐振模式的反激变换器。为了提高PFC级在低电压输入时的效率，采用了变电压输出的控制方案。 文中首先对采用临界连续工作模式的功率因数校正级的工作原理和主电路参数进行推导与设计，以及对基于L6562的PFC控制电路的设计进行了详细的研究。其次详细介绍了准谐振模式的理论基础和应用，对基于NCP1377B的反激变换器的工作原理和稳态特性进行了详细的分析；在此基础上提出了一种高效低损耗的准谐振变换器的设计方案。论文详细介绍了该方案的工作原理和特点，并分析了钳位电路及基于TSM103的恒压/恒流电路及线性稳压器在提出的两级式方案中的应用。 结合上面提到的方案，本文研制了一台全球输入电压范围（90～265Vac），12V/5A输出的大功率照明LED开关电源，实验结果验证了所提方案的可行性。
上传时间： 2013-07-15
上传用户：大融融rr
在以节能、环保和安全为中心的现代汽车中，电气设备越来越多，电气负荷越来越大，用新的42V车载电源系统取代现有的14V电源系统将是大势所趋。目前车载开关电源大都采用模拟控制方案，具有很多缺点，因此非常有必要研究数字控制方案，以便提高变换性能。鉴于此，开展了以车载数字开关电源的理论与设计为对象的研究内容： 基于L4981B的Boost DC/DC变换器的实现。在Boost DC/DC变换器理论分析的基础上，利用有源PFC电路板，基于模拟控制器L4981B制作成最大输出功率1kW的24VDC-42VDC变换器。 基于TL494的推挽DC/DC和Boost DC/DC变换器的实现。在推挽变换器理论分析的基础上，基于模拟控制器TL494进行了功率电路、控制电路和保护电路的原理图设计和PCB设计，制作成最大输出功率0.5kW、系统效率87％的24VDC-42VDC车载开关电源。利用此电路板，基于模拟控制器TL494制作成最大输出功率1kW的24VDC-42VDC变换器。 基于TMS320F2808的Boost DC/DC变换器和单相逆变器的实现。在Boost DC/DC变换器和单相逆变器相关理论分析的基础上，采用数字PI控制，基于数字控制器TMS320F2808进行了功率电路、输出电压闭环控制电路、检测电路和驱动电路的原理图设计和PCB设计以及软件设计，制作成额定输出功率0.5kW、系统效率86％的24VDC-42VDC车载数字开关电源和24VDC-97VDC-330VDC、42VDC-24VAC变换器。
上传时间： 2013-07-04
上传用户：dong
交错并联反激变换器具有电路结构简单，控制方便等优点，并且可以实现电气隔离。但是其升压比不高，变换器中主开关管电压应力较大，且工作中开关管处于硬开关状态，限制了变换器的效率。 针对交错并联反激变换器所存在的问题，本文提出了一种新颖的基于耦合电感第三绕组实现的原边并联、副边并联隔离型软开关Boost变换器。该变换器继承了交错并联反激变换器的优点，两个并联单元互补工作，分担功率损耗，输出电压的脉动频率为主开关管的两倍。不同的是，该变换器具有较高的升压比，变换器中主开关管的电压应力较小，克服了交错并联反激变换器的问题。在软开关方面，变换器使用有源箝位软开关电路，使主开关管与箝位开关管都实现了零电压软开关动作，提高了变换器的效率与使用寿命。因此，它与交错并联反激变换器相比，更适合于低电压输入、高电压输出的应用变换场合。 在该变换器的基础上，针对变换器中输出二极管电压电流振荡较大，本文还提出了经过改进的引入输出箝位电容的变换器。输出箝位电容抑制了二极管两端电压的振荡，减小了二极管的电压应力，提高了变换器的效率。 最后，本文通过仿真与实验验证了基于耦合电感第三绕组实现的原边并联、副边并联隔离型软开关Boost变换器及其改进型变换器方案的可行性与合理性。
上传时间： 2013-05-20
上传用户：chenlong
在低功率应用领域中，为了降低成本，单级功率因数校正(PFC)技术越来越受到人们的关注。单级PFC技术是把PFC变换器和DC/DC变换器结合在一起，共用一个开关管和一套控制电路，同时提高功率因数和对输出电压进行快速调节。本文针对单级PFC技术进行了较详细的分析。首先研究了基本Boost型单级PFC变换器，详细分析了其工作原理和特性，指出在现有的单级PFC变换器中，必须解决两个问题，即如何提高变换器的效率和控制中间储能电容电压在450V以下。同时分析了Boost型单级PFC变换器的三端和两端拓扑结构，并讨论了两者之间的联系。接着引用了直接功率传递原理(DPT)，研究了一种新型的可实现直接功率传递的单级PFC变换器。详细分析了该变换器的工作原理和特性。该变换器在引入直接功率传递原理的基础上，相对于一般单级PFC变换器来说，具有更高的效率和良好的功率因数校正效果。同时可以将单级PFC变换器中间储能电容电压的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析验证了理论的正确性，证明了这种新型的单级PFC变换器比一般的单级PFC变换器性能更优越。
上传时间： 2013-05-19
上传用户：shenglei_353
