ISCAS DCDC
汽车DCDC芯片EMC设计要点资料精
2017.6.27 Derek.xie North China
目录
1.汽车DCDC芯片EMC的主要内容和趋势 2.汽车DCDC芯片EMC特性 3.汽车DCDC芯片EMC的设计要点 4.汽车DCDC芯片优化设计范例
The Future of Analog IC Technology®
高频电流环路的辐射能量取决于环路面积和电流大小
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高频电流环路噪声源的抑制
1. 同步方案减少高频电流回路面积
其他非同步buck方案
MPQ4420 36V 2A 同步buck芯片 SOT23-8封装， 集成上下MOSFET， 可以过Cispr25 class 5
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环路天线原理
LISN
高频电流环路的辐射能量
大地
高频电流环路
E = 263e−16 × f 2 ⋅ I ⋅ A r
E: electro magnetic field energy A: loop area of the high di/dt current path
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4. 高频电流环路底层完整PCB铺铜
不同距离铺铜的磁场强度
高频电流环路噪声源的抑制
0dB 单层板
-11,3DB 2mm距离铺铜 两层板
完整的铺铜距离高频环路越近，对磁场的削弱作用越强。
-30.4DB 0.2mm距离铺铜 多层板
©Christian Kueck &Jens Hedrich
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DC-DC变换器总结
DC-DC电路总结首录：名词解释IGBT：(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
GTR：（Giant Transistor）电力晶体管也称巨型晶体管，是一种电流控制的双极双结大功率、高反压电力电子器件，具有自关断能力。
它既具备晶体管饱和压降低、开关时间短和安全工作区宽等固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中应用广泛。
GTR的缺点是驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。
在开关电源和UPS内，GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。
SCR:(Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的简称。
可控硅有单向、双向、可关断和光控几种类型。
它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制方便等优点，被广泛用于可控整流、调压、逆变以及无触点开关等各种自动控制和大功率的电能转换的场合。
GTO:(gate turn-off thyristor)门极可断晶闸管，是一种具有自断能力的晶闸管。
处于断态时，如果有阳极正向电压，在其门极加上正向触发脉冲电流后，GTO 可由断态转入通态，已处于通态时，门极加上足够大的反向脉冲电流，GTO由通态转入断态。
由于不需用外部电路强迫阳极电流为0而使之关断，仅由门极加脉冲电流去关断它；所以在直流电源供电的DC—DC，DC—AC变换电路中应用时不必设置强迫关断电路。
这就简化了电力变换主电路，提高了工作的可靠性，减少了关断损耗，与SCR相比还可以提高电力电子变换的最高工作频率。
第四章隔离型DCDC变换器
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单端变压隔离器的磁通复位技术
高Br的去磁方法
（c）利用滤波电感作为恒流源
强制磁芯去磁各种方法
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单端变压隔离器的磁通复位技术
高电压源变换器中去磁电路
利用 原边绕组本身
双开关、单端去磁线路
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双管正激式DC/DC变换器
电路结构
注意点： D ≤ 0.5
工作原理
隔离型dcdc转换器工作原理
隔离型dcdc转换器工作原理
隔离型DC-DC转换器是一种能够将输入直流电压转换为输出直流电压的电子装置。
其工作原理基于电磁感应原理和开关技术。
隔离型DC-DC转换器通常由输入端、输出端和一对隔离变压器构成。
其工作步骤如下：
1. 输入电压通过输入端进入转换器。
输入电压可以是直流电源或者是其他形式的电源，例如直流电池。
2. 输入电压通过电容器进行滤波和稳压，确保输出电压稳定和干净。
3. 输入电压进入一个开关器件，例如MOSFET或者IGBT，通过控制开关器件的导通时间和截止时间，控制输入电压在隔离变压器的初级绕组中的输入时间。
4. 隔离变压器的初级绕组通过电磁感应作用将输入电压传递到次级绕组，同时将电压进行变换。
隔离变压器的绝缘层能够阻隔输入侧和输出侧之间的电流和电压，确保电气隔离性。
5. 变压器的次级绕组通过输出电容器进行滤波，将输出电流稳定和平滑，产生所需的输出电压。
6. 输出电压通过输出端给外部负载供电，为外部设备提供所需的电能。
隔离型DC-DC转换器可以通过调整开关器件的占空比和频率来控制输出电压的大小。
当需要改变输出电压时，控制电路会相应地改变开关器件的工作状态，以实现输出电压的调整。
这种转换器常用于电力电子和通信系统中，能够提供高效率、稳定的电源转换。
高效隔离型桥式DCDC变换器的研制
高效隔离型桥式DC/DC变换器研制
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研究方案和技术路线
控制方式的选择：
全桥变换器的主电路有不对称控制方式，双极性控制方式， 有限双极性控制方式和移相控制方式。
移相控制方式是近年来在全桥变换器中使用最多的一种软开关
控制方式，它是谐振变换技术和PWM技术的结合。其工作原理
为每个桥臂的两个开关管180度互补导通，两个桥臂的导通之
间相差一个相位，即所谓移相角。通过调节移相角的大小来调
高效隔离型桥式DC/DC变换器研制
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国内外研究进展
高效隔离型桥式DC/DC变换器研制
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国内外研究现状
隔离升压式DC/DC变换器发展现状 v 国外研究现状
• 已有成熟产品投入应用，DC/DC变换器效率高于90%【1】 • 研究重点：高效率低成本的DC/DC变换器、最大功率点跟踪技
术 、具有较好调压性能的逆变器、光伏并网电路拓扑、
v 国内研究现状
• 目前研究成功的大都是独立的降压变换器，用于光伏系统的升 压变换器尚处于起步阶段，样机效率为一般为85%-90%【2】
• 研究重点：光伏系统的专用蓄电池 、适用于光伏系统的大功 率逆变器、用于光伏系统的高效ＤＣ／ＤＣ变换器等
高效隔离型桥式DC/DC变换器研制
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3 课题主要研究内容
• 解决方法：现有文献都是基于工程方法进行谐振 参数设计，因此得到的参数与实际差距较大，基 于论文进行设计后，应当运用仿真软件对所得参 数进行进一步优化，这样才会得到较为满意的结 果。
用于直流电网的大容量DC-DC变换器研究综述教材
第40卷第3 期电网技术Vol. 40 No. 3 2016 年 3 月Power System Technology Mar. 2016文章编号：1000-3673（2016）03-0670-08 中图分类号：TM 46 文献标志码：A 学科代码：470·40用于直流电网的大容量DC/DC变换器研究综述杨晓峰1，郑琼林1，林智钦1，薛尧1，王志冰2，姚良忠2，陈博伟 1 （1．北京交通大学电气工程学院，北京市海淀区100044；2．中国电力科学研究院，北京市海淀区 100192）Survey of High-Power DC/DC Converter for HVDC Grid ApplicationYANG Xiaofeng1, ZHENG Trillion Q1, LIN Zhiqin1, XUE Yao1,WANG Zhibing2, YAO Liangzhong2, CHEN Bowei1(1. School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Haidian District, Beijing 100044, China;2. China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China)ABSTRACT: Development of HVDC grid is an effective technical solution to implement long-distance power transmission and large-scale renewable energy integration. As key equipment for interconnection between dc power lines with different voltage levels, HV high power DC/DC converter is a bottleneck restricting future HVDC grid promotion. Reported studies of DC/DC converter are mostly focused on LV low-power applications. The paper firstly addresses technical requirements of DC/DC converters in HVDC grid application. Then a survey of state-of-the-art topologies of HV high gain DC/DC converters is presented. Characteristics and application prospect of abovementioned DC/DC converters in HVDC grid are also summarized in detail. Key issues of high power DC/DC converters to be solved urgently are also pointed for HVDC grid application. Conclusions will provide essential theoretical and practical basis for industry application of future HVDC grid.KEY WORDS: HVDC grid; DC/DC converters; modular multilevel converter; renewable energy integration; non-isolated; isolated摘要：发展高压直流电网是解决电能大容量远距离传输及大规模可再生能源汇集的有效手段，高压大容量DC/DC变换器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备，也是制约直流电网推广的主要技术瓶颈之一。
隔离双向dcdc变换器工作原理
隔离双向dcdc变换器工作原理隔离双向DC-DC变换器是一种高效率的电力转换器件，其主要作用是将直流电能转换为另一种电压或电流形式。
与传统单向DC-DC变换器不同，双向DC-DC变换器可以实现电力的双向传输，即可以将电能从一个电源传输到另一个电源，也可以将电能从负载传输回电源。
在能源存储系统、电动汽车和太阳能光伏系统等领域中得到了广泛应用。
隔离双向DC-DC变换器的基本工作原理是采用高频交流变压器进行电力转换。
变压器的输入端接入电源，变压器的输出端接入负载。
当电源输入电压较高时，经过变压器降压后，输出到负载端的电压会相应升高。
当负载端产生电压时，经过变压器升压后，输出到电源端的电压也会相应升高。
隔离双向DC-DC变换器的关键部件是高频交流变压器。
变压器的工作频率一般在几十kHz到数百kHz之间。
变压器的匝数比决定了输入端和输出端的电压比例。
变压器的磁芯材料也非常重要，一般采用高磁导率的铁氧体材料，以提高变压器的效率和功率密度。
隔离双向DC-DC变换器的控制方式有很多种，其中比较常见的是PWM控制方式。
通过控制PWM信号的占空比，可以实现对输出电压的调节。
当负载端产生电压时，PWM信号的占空比会相应减小，使输出电压下降，从而使电能从负载端传回电源端。
当电源端输出电压较高时，PWM信号的占空比会相应增大，使输出电压升高，从而将电能从电源端传送到负载端。
隔离双向DC-DC变换器的优点是功率密度高、效率高、输出电压稳定、负载适应性强等。
因此，隔离双向DC-DC变换器被广泛应用于电动汽车的电力转换、太阳能光伏系统的电力管理、电力电子设备的稳压等领域。
隔离双向DC-DC变换器是一种高效率、高稳定性的电力转换器件，其基本工作原理是采用高频交流变压器进行电力转换，控制方式多样。
随着新能源技术的不断发展，隔离双向DC-DC变换器的应用前景将会越来越广阔。