脉冲电源模块中测控单元PCB的电磁兼容性研究

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脉冲功率源技术是电磁发射系统的关键技术之一,具有高电压、大电流、高功率等特点。小型化、模块化脉冲电源是该领域的重点发展方向,在实验研究过程中,为了监测、控制电源模块的工作状态,需要为模块电源提供测控系统。测控单元在电源模块充放电过程中起着重要的作用,但弱电压,小电流的测控单元对其脉冲电抗器等大功率器件产生的磁场源干扰非常敏感,因此,测控单元PCB的电磁兼容性研究,将对优化模块脉冲功率源结构设计和解决数据采集电路电磁兼容性问题具有指导作用。本文所做的主要研究工作包括:首先,基于电路、磁路和电磁兼容性等基本理论,对电磁兼容性设计过程进行系统描述,并对脉冲电源模块充放电过程中负载放电特性作了简要分析。其次,采用霍尔效应法测试脉冲电抗器旁磁场和测控单元处磁场,预测测控单元PCB所受到的电磁干扰程度。采用Cadence/Allegro与CST协同仿真,得到测控PCB板上测试点在平面波垂直照射下耦合电压降,在火花尖端高压放电和脉冲电源模块放电两种环境下进行实验测试,对比分析测控单元PCB上元器件的抗干扰特性。最后,根据仿真结果与实验数据,从脉冲功率源系统产生的外部干扰源与测控电路产生的内部干扰源两方面着手,提出具体的抗干扰措施。通过本文的研究,为小型化脉冲功率源设计和测控电路电磁兼容性设计提出相应的参考方案。
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