提高DC/DC转换器EMC性能的新策略

新控制策略的原理

如图2所示为一种常见的DC/DC控制策略——滞环控制策略。该控制策略限定了电感电流波动的最大值I_Top和最小值I_botton，电感电流波形如图3a所示。此时，电感电流为周期的，变换器有固定的开关周期T。设电感电流为I_Lp(t)，则

式中T为开关周期。对式(5)做傅里叶变化，应用移位定理并整理得

式中I_Lp(w)是I_Lp(t)的傅里叶变换。因为

可以看到，由于在该工作模式下电流波形是一个周期波形，从频域的角度，电流的频谱是离散的，所以电流的能量集中在开关频率及其高次谐波上，使这些频率上的电流分量较大，频率的EMI也较大。




通过分析相应的EMC标准发现，该标准往往是对在一定范围内的EMI的最大值进行了规定，而工作在周期状态下的DC/DC模块在开关频率或其谐波频率上的EMI可能会超过规定值，从而使该DC/DC模块不能遵守该EMC标准。此时，可以通过扩展频谱的方法来提高降低DC/DC在开关频率及其谐波频率上的EMI来满足相应的EMC标准。基于此本文提出的新的控制策略：

为了扩展电流波形的频谱，让电流设定值(I_Bottom与I_Top)在原有值的基础上叠加一个在ΔI_max内波动的混沌序列，如图3b所示。此时电感电流的波形不再是周期波形，式(5)、(6)也不成立，电感电流的频谱由离散状态变为连续状态。这样，集中在开关频率及其谐波上的能量得到扩散，大大减低了在这些频率上的电流分量，使DC/DC模块更容易满足EMC标准的要求。

仿真研究

采用新控制策略的Boost变换器其结构示意图如图4所示。


为了验证新方法的有效性，利用计算机仿真技术观察在两种控制策略下，Boost变换器电感电流功率谱的变化。令两种控制策略下的Boost变换器，其各元件值相同：R=10Ω，L=1mH，C=47μF，u_s=10V。又令I_Top=0.4A，I_Bottom=0.38A，ΔI_max＝0.005A。