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DC-DC变换器的发展趋势及测量共模EMI的方法

2023-12-18 11:59:24

【DC-DC变换器发展】

       DC-DC变换器的发展经历了多个阶段。早期的DC-DC变换器是线性稳压器,它通过电感和二极管构成简单的升压电路,可以将低压直流电转换为高压直流电。然而,线性稳压器有能耗大、效率低等缺点,限制了它的应用范围。


       随着开关管的发明和电子技术的进步,DC-DC变换器逐渐由线性稳压器向开关型变换器演变。开关型变换器采用开关管控制输入电源和输出负载之间的功率传输,从而提高了变换器的效率。


       目前,随着能源紧缺和环境保护意识的增强,高效率成为DC/DC变换器技术的重要发展方向。在能量转换过程中,变换器的能量损耗会导致能量浪费和系统发热,因此提高DC/DC变换器的转换效率是减少能源浪费和改善系统性能的关键。


       此外,随着电子设备功能的不断扩展和多样化需求的出现,DC/DC变换器需要具备更多的功能和特性。例如,需要具有多个输出电压、带有隔离功能、可调节输出电压和电流等功能。

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【DC-DC变换器趋势】

       DC-DC变换器的趋势主要表现在以下几个方面:

       高功率密度:随着电子设备对功率需求的增加,DC-DC变换器需要具备更高的功率密度,以提供更大的电流输出。高功率密度意味着在相同的体积或重量下,变换器能够处理更大的电流,从而满足高功率应用的需求。

       高效率:大电流应用通常要求DC-DC变换器具有高效率,以减少能源浪费和系统发热。高效率的变换器能够降低能量转换过程中的损耗,提高能源利用率。

       高可靠性:在大电流应用中,DC-DC变换器需要具备高可靠性,以确保长时间的稳定工作和降低故障率。高可靠性的设计涉及优化电路结构、选用高品质元器件和采用先进的散热技术等。

       模块化设计:为了适应不同应用需求和实现灵活配置,DC-DC变换器趋向于模块化设计。模块化设计使得变换器可以根据实际需求进行组合和扩展,从而提供更大的电流输出和更高的功率。

       先进的控制策略:为了提高大电流应用中的性能,DC-DC变换器需要采用先进的控制策略。例如,采用数字控制技术可以实现更好的控制和更灵活的调节,从而提高变换器的效率和稳定性。


【DC-DC变换器应用】

       DC-DC变换器在新能源领域中扮演着重要的角色。在新能源汽车电气系统中,DC-DC变换器连接动力电池和低压蓄电池,将动力电池的高电压转换为恒定低电压,为全车电气设备供电,同时给低压蓄电池充电。此外,DC-DC变换器还可以连接逆变器,向驱动电机输出电压,一般集成在电机控制器中。电动车中使用的电机需要高电压低电流的工作环境,而车载电池通常提供低电压高电流的电源,因此需要使用升压变压器将电池电压升高,从而满足电机的工作要求。逆变器变压器在逆变器中起到电源隔离、电压升降、功率调整等作用,保证逆变器输出交流电的稳定性和安全性。


【DC-DC变换器的共模EMI测量】

       DC-DC变换器的EMI测量涉及以下步骤:

       ① 准备测量设备:准备EMI测试接收机、三相人工电源网络、限幅器、共差模分离器、回馈式电子负载示波器电流探头、隔离变压器、电池模拟器、屏蔽室、木桌等测量设备。

       ② 连接测量设备:将电流探头测量DC-DC变换器的输出端,将示波器与电流探头连接,并将DC-DC变换器的输入端连接到测量设备的人工电源网络,人工电源网络从隔离  变压器/电池模拟器取电,同时将信号输出到EMI测试接收机(加限幅器、共差模分离器),DC-DC变换器的输出端连接到回馈式电子负载,有热像仪的话,可以实时监控并记录温度变化。

       ③ 设置示波器:设置示波器的采样率、带宽限制等参数,以便捕获准确的信号。

       ④ 设置EMI测试接收机:设置EMI测试接收机的标准、起始频率、终止频率、频率步进、分辨率带宽RBW、视频带宽VBW、检波方式、驻留时间、输入端口、耦合方式、输入衰减、衰减、衰减自动、内置低噪放等。

       ⑤ 运行DC-DC变换器和电子负载:启动DC-DC变换器,并使其在正常工作状态下运行。

       ⑥ 观察示波器:观察示波器上的输出电流波形,并记录下电流的峰值、有效值和频率。

       ⑦ 观察EMI测试接收机:看是否符合标准曲线,并记录下峰值、准峰值、平均值。

       ⑧ 重复测量:为了获得更准确的结果,可以重复以上步骤,并对多个DC-DC变换器进行测量。

       ⑨ 分析数据:对测量得到的数据进行分析,以确定EMI的来源和影响。

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       需要注意的是,EMI的测量可能会受到多种因素的影响,如电源质量、电路布局、电磁屏蔽等。因此,在进行测量时,需要尽可能地减小这些因素的影响,以提高测量的准确性。同时,需要做好防护,特别是高压测试环境下,工程师应远离被测物。


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