分析开关电源设计方案

　　开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。

　　通常，仿真软件对于EMC/EMI类问题工程问题的处理过程为“建模－》复现问题－》改进设计”。Ansoft提供的“自顶向下”的EMC解决方案可以轻松解决这个问题。如果你在汽车电子设计、开关电源设计、系统设计或者设备级设计中正受到EMC/EMI类问题的困扰，本系列文章将通过工程实例分析，为你排忧解难。

　　Rockwell公司应用Ansoft设计流程对其一款开关电源设备进行的EMI设计

　　1.采用Q3D对开关电源的PCB版图进行寄生参数抽取。

　　2.在Simplorer中搭建用于传导干扰仿真的虚拟测试平台。图10实物部分为实际测量开关电源传导发射时采用的电路，包括直流电源、线性阻抗稳定网络（LISN）和被测开关电源板。下方为在Simplorer中搭建的虚拟测试平台的原理图，其中蓝色部分采用的是Q3D中抽取的版图寄生参数模型。

　　3.图11（a）为经过Simplorer仿真得到的由LISN网络输出的共模与差模干扰电压的时域波形，图11（b）为经过FFT变换后得到的共模与差模EMI在150KHz～30MHz的频谱图，图11（c）为仿真结果与实测结果的对比，其中黑线为仿真结果，红线为实测结果，二者有很好的一致性。

　　4.借助Simplorer仿真平台，在软件提供的虚拟测试平台上快速对自己的设计思路进行验证。图12为对初始设计进行改进后的传导EMI仿真结果，黑线为初始仿真结果，黄线为加EMI滤波后的仿真结果，红线为加EMI滤波及XFMR屏蔽后的传导EMI仿真结果，绿线和蓝线分别为CISPRA和CISPRB标准中对传导EMI的要求。