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科技与应用
顺 德 职 业 技 术 学 院 学 报
Journal of Shunde Polytechnic
Vol.12 No.2
April 2014
第 12 卷 第 2 期
2014 年 4 月
混沌频率调制技术在移相全桥变换器抑制EMI的应用
牛俊英
(顺德职业技术学院 电子与信息工程学院,广东 佛山 528333)
摘 要:由于混沌信号的连续频谱的特性,可将其用于开关电源消除开关信号谐波的尖
峰,从而抑制 EMI。本文提出一种将混沌调制技术应用于移相全桥变换器的方法,该方
法利用蔡氏电路设计了混沌信号电路,通过产生的混沌信号驱动开关电源 PWM 芯片的
振荡器,实现开关频率的调制,使原本离散的开关信号频谱拓展到一定的频率范围。
仿真结果表明该方法在确保系统稳定的基础上,能实现 EMI 的抑制。
关键词:混沌;频率调制;EMI;移相全桥变换器
中图分类号:TN781 文献标志码:B 文章编号:1672-6138(2014)02-0022-06
DOI:10.3969/j.issn.1672-6138.2014.02.004
收稿日期:2014-03-06
作者简介:牛俊英 (1980—),女,山西人,讲师,硕士,研究方向:家电嵌入式技术应用及混沌调制在开关电源上的应用。
开关电源因其高效性得到了越来越广的应用。
然而,由于开关电源的功率器件工作在高频的开关
状态,导致了电流与电压的高频变化,使得电磁干
扰 (EMI) 成为开关 电源 亟待解决的 一个重要问
题。除了常用的滤波器和屏蔽技术外,频率调制方
法是一个重要的抑制 EMI 的方法。频率调制方法是
将开关电源的开关频率进行调制,使之扩展到一定
的范围,在不改变总的输入能量的前提下,使频谱
以某个频率为中心扩展,从而从根本上抑制电磁干
扰。常见的频率调制技术有抖频技术
[1]
和随机频率
调制技术,相对于抖频技术,随机频率调制技术不
仅能有效地抑制 EMI,还能根据随机程度而灵活地
调整扩频范围
[2]
。在实践中,随机调制信号很难实
现,而混沌信号即具有伪随机性,又易获取,因此
常用混沌调制技术代替随机调制技术。
1995 年,混沌调制技术首次用于开关变换器的
EMI 抑制
[3]
,然后该技术被广泛的研究
[4-9]
。然而,
研究多数集中在理想变换器的理论性模型研究。为
了探索混沌频率调制技术的实用性,本文将基于商
用的开关电源芯片 UCC3895 设计混沌频率调制电
路,用于控制一个大功率(800 W) 移相全桥开关电
源。最后,将会用仿真结果来验证该设计的可行性。
1 混沌频率调制技术控制的移相全桥开关电源
1.1 系统设计
如图 1 所示,该设计使用 UCC3895 作为控制芯
片实现了移相全桥开关电源。全桥的原边由功率开
关 Q
A
-Q
D
组成,它们受到 UCC3895 及其外围电路的
控制。互感器 T2 将原边的电流信号反馈至控制器。
PWM 输出 OUTA-OUAD 通过驱动变压器 T2 和 T3 连
至功率开关Q
A
-Q
D
,通过开关的动作,能量传递至变
压器 T1 的次级。通过整流二极管 D1 和 D2,再经过
滤波电感 L1 和 L2 及滤波电容 C1,得到输出电压
V
OUT
,V
OUT
经过 R1 和 R2 的分压反馈至控制器,做
PWM控制。
通常,PWM 信号为固定频率,则系统输入电流
的频谱将会离散化,在开关频率及其倍频处谐波分
量很大,甚至可能会超过电磁干扰的标准。在该设
计中,将会使用混沌电路实现混沌频率调制。经过
调制,PWM 信号的频率将会在一个比较小的范围内
抖动,因此,在总能能量不变的情况下,输入电流
的频率将会连续化,处于开关频率及其倍频处的谐
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