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开关电源技术近年来发展迅速,高性能精密电源的社会需求也越来越多。开关电源的电磁兼容性(EMC),成为衡量电源性能的重要指标之一。随着混沌理论的发展,人们发现在开关电源中引入混沌扩频技术能够起到降低开关电源的电磁干扰(EMI)的作用。但是,应用混沌扩频技术后,开关电源的输出纹波却增大了。对于高性能的开关精密电源来说,输出纹波也是一项很主要的参数。因此,抑制开关电源的输出纹波,是开关电源设计中的一项重要措施。
本文首先概述了国内外通信电源的发展概况与趋势,介绍了开关电源中的EMI现象和抑制措施,然后分析了开关电源的输出纹波的机理。通过分析混沌开关电源的输出纹波的特性以及回顾开关电源中的各种滤波方式的应用,认为采用传统的滤波方式,很难达到较好的滤波效果。因此本文提出了前馈型有源滤波和反馈型有源滤波两种方式。通过实验验证,这两种滤波方式能较好的起到纹波抑制的作用。
文中第二章介绍了高频开关电源中的各种EMI滤波器,包括无源滤波器和有源滤波器,详细介绍了互感型滤波器的原理,并举例验证了其有效性。第三章介绍了混沌控制技术和调制技术、开关电源中的输出纹波的特点以及纹波抑制的一般措施。
本文第四章首先分析了混沌频率调制对开关电源的低频影响,然后提出前馈型有源滤波方式;详细分析了前馈型有源滤波器的原理,建立了滤波器的数学模型,并通过仿真实验验证了前馈型有源滤波器对混沌开关电源纹波抑制的有效性。实验表明:通过前馈型有源滤波器滤波后,纹波比滤波前降低了88%,输出电压纹波为输出电压的0.4%。
本文第五章提出了另一种有源滤波器,即反馈型有源滤波器。本章详细分析了反馈型有源滤波器的原理,建立了滤波器的数学模型,通过仿真实验验证了反馈型有源滤波器对混沌开关电源纹波抑制的有效性。实验表明:通过反馈型有源滤波器滤波后,纹波比滤波前降低了94%,输出电压纹波为输出电压的0.14%。因此,反馈型有源滤波器能够有效抑制混沌开关电源的输出纹波。比较第四章和第五章的试验结果可以看出,反馈型有源滤波器对混沌开关电源的输出纹波抑制性能更好。