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DC-DC變換器的發(fā)展趨勢及測量共模EMI的方法

2023-12-18 11:59:24

【DC-DC變換器發(fā)展】

       DC-DC變換器的發(fā)展經歷了多個階段。早期的DC-DC變換器是線性穩(wěn)壓器,它通過電感和二極管構成簡單的升壓電路,可以將低壓直流電轉換為高壓直流電。然而,線性穩(wěn)壓器有能耗大、效率低等缺點,限制了它的應用范圍。


       隨著開關管的發(fā)明和電子技術的進步,DC-DC變換器逐漸由線性穩(wěn)壓器向開關型變換器演變。開關型變換器采用開關管控制輸入電源和輸出負載之間的功率傳輸,從而提高了變換器的效率。


       目前,隨著能源緊缺和環(huán)境保護意識的增強,高效率成為DC/DC變換器技術的重要發(fā)展方向。在能量轉換過程中,變換器的能量損耗會導致能量浪費和系統(tǒng)發(fā)熱,因此提高DC/DC變換器的轉換效率是減少能源浪費和改善系統(tǒng)性能的關鍵。


       此外,隨著電子設備功能的不斷擴展和多樣化需求的出現(xiàn),DC/DC變換器需要具備更多的功能和特性。例如,需要具有多個輸出電壓、帶有隔離功能、可調節(jié)輸出電壓和電流等功能。

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【DC-DC變換器趨勢】

       DC-DC變換器的趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

       高功率密度:隨著電子設備對功率需求的增加,DC-DC變換器需要具備更高的功率密度,以提供更大的電流輸出。高功率密度意味著在相同的體積或重量下,變換器能夠處理更大的電流,從而滿足高功率應用的需求。

       高效率:大電流應用通常要求DC-DC變換器具有高效率,以減少能源浪費和系統(tǒng)發(fā)熱。高效率的變換器能夠降低能量轉換過程中的損耗,提高能源利用率。

       高可靠性:在大電流應用中,DC-DC變換器需要具備高可靠性,以確保長時間的穩(wěn)定工作和降低故障率。高可靠性的設計涉及優(yōu)化電路結構、選用高品質元器件和采用先進的散熱技術等。

       模塊化設計:為了適應不同應用需求和實現(xiàn)靈活配置,DC-DC變換器趨向于模塊化設計。模塊化設計使得變換器可以根據(jù)實際需求進行組合和擴展,從而提供更大的電流輸出和更高的功率。

       先進的控制策略:為了提高大電流應用中的性能,DC-DC變換器需要采用先進的控制策略。例如,采用數(shù)字控制技術可以實現(xiàn)更好的控制和更靈活的調節(jié),從而提高變換器的效率和穩(wěn)定性。


【DC-DC變換器應用】

       DC-DC變換器在新能源領域中扮演著重要的角色。在新能源汽車電氣系統(tǒng)中,DC-DC變換器連接動力電池和低壓蓄電池,將動力電池的高電壓轉換為恒定低電壓,為全車電氣設備供電,同時給低壓蓄電池充電。此外,DC-DC變換器還可以連接逆變器,向驅動電機輸出電壓,一般集成在電機控制器中。電動車中使用的電機需要高電壓低電流的工作環(huán)境,而車載電池通常提供低電壓高電流的電源,因此需要使用升壓變壓器將電池電壓升高,從而滿足電機的工作要求。逆變器變壓器在逆變器中起到電源隔離、電壓升降、功率調整等作用,保證逆變器輸出交流電的穩(wěn)定性和安全性。


【DC-DC變換器的共模EMI測量】

       DC-DC變換器的EMI測量涉及以下步驟:

       ① 準備測量設備:準備EMI測試接收機、三相人工電源網絡、限幅器、共差模分離器、回饋式電子負載示波器、電流探頭、隔離變壓器、電池模擬器、屏蔽室、木桌等測量設備。

       ② 連接測量設備:將電流探頭測量DC-DC變換器的輸出端,將示波器與電流探頭連接,并將DC-DC變換器的輸入端連接到測量設備的人工電源網絡,人工電源網絡從隔離  變壓器/電池模擬器取電,同時將信號輸出到EMI測試接收機(加限幅器、共差模分離器),DC-DC變換器的輸出端連接到回饋式電子負載,有熱像儀的話,可以實時監(jiān)控并記錄溫度變化。

       ③ 設置示波器:設置示波器的采樣率、帶寬限制等參數(shù),以便捕獲準確的信號。

       ④ 設置EMI測試接收機:設置EMI測試接收機的標準、起始頻率、終止頻率、頻率步進、分辨率帶寬RBW、視頻帶寬VBW、檢波方式、駐留時間、輸入端口、耦合方式、輸入衰減、衰減、衰減自動、內置低噪放等。

       ⑤ 運行DC-DC變換器和電子負載:啟動DC-DC變換器,并使其在正常工作狀態(tài)下運行。

       ⑥ 觀察示波器:觀察示波器上的輸出電流波形,并記錄下電流的峰值、有效值和頻率。

       ⑦ 觀察EMI測試接收機:看是否符合標準曲線,并記錄下峰值、準峰值、平均值。

       ⑧ 重復測量:為了獲得更準確的結果,可以重復以上步驟,并對多個DC-DC變換器進行測量。

       ⑨ 分析數(shù)據(jù):對測量得到的數(shù)據(jù)進行分析,以確定EMI的來源和影響。

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       需要注意的是,EMI的測量可能會受到多種因素的影響,如電源質量、電路布局、電磁屏蔽等。因此,在進行測量時,需要盡可能地減小這些因素的影響,以提高測量的準確性。同時,需要做好防護,特別是高壓測試環(huán)境下,工程師應遠離被測物。


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