一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法和系统，基于共模和差模的角度，提出了基于矢量网络分析仪的LLC谐振变换器宽频系统测量方法，可测量高于30MHz至几GHz级别的LLC谐振变换器宽频系统阻抗。本发明专利技术能够对设计抑制电路给与参考并进而掌握LLC谐振变换器电磁干扰EMI特性、优化LLC谐振变换器系统电路拓扑以及设计匹配滤波器。路拓扑以及设计匹配滤波器。路拓扑以及设计匹配滤波器。

【技术实现步骤摘要】
一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法和系统


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法和系统。

技术介绍

[0002]随着第三代宽禁带半导体的出现以及高功率密度需求，对以第三代宽禁带半导体材料构成的开关器件的开关速度要求越来越高，由于开关器件高频的du/dt和di/dt以及寄生电容的存在，会为高频噪声信号提供低阻抗的回路，这些高频噪声传导和位移电流信号会对电路系统产生严重的电磁干扰(EMI)。例如，低阻抗频点共模位移电流形成的高频电磁辐射导致周围设备以及电路系统自身的闭环回路中产生一定的干扰感应电流。因此，为了研究电路系统中各个频段的电磁干扰和阻抗特性，研究电路系统(如LLC谐振变换器)的宽频系统阻抗测量方法有着重要的意义。
[0003]LLC谐振转换器由于可实现良好软开关特性，进而提高效率并减小电路体积，在工业中得到了广泛的应用。为了解决高开关动作而产生的EMI问题，需要测量LLC谐振变换器宽频阻抗特性进而设计滤波电路。目前，常用的LLC谐振变换器系统阻抗测量方法是基于阻抗网络分析仪测量方法，但是由于阻抗网络分析仪宽频测量范围仅限于30MHz以内，随着半导体开关频率的上升，需要掌握更高频段的电磁干扰特性。为了掌握高于30MHz频段的阻抗特性，需要研究改进的宽频系统阻抗测量方法，进而掌握宽频段的电磁干扰特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法和系统，可测量50kHz至2GHz级别的LLC谐振变换器系统阻抗。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所述一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法，将SMA转接板、LLC谐振变换器和矢量网络分析仪连接后，用矢量网络分析仪分别测量得到差模阻抗散射S参数和共模阻抗散射S参数；根据差模阻抗散射S参数和共模阻抗散射S参数得到Z参数，根据Z参数得到共模幅频阻抗曲线和共模相频阻抗曲线；根据共模幅频阻抗曲线和共模相频阻抗曲线得到系统阻抗。
[0006]进一步的，测量共模阻抗散射S参数时，将SMA转接板的低压导线连接至大地，将LLC谐振器电源侧高压端和低压端短路作为输入端，大地作为输出端。
[0007]进一步的，测量差模阻抗散射S参数时，将矢量网络分析仪的Port1连接到SMA接口上，然后将LLC谐振变换器高压端子连接到SMA转接板输入端，同时将SMA转接板输出端与LLC谐振变换器低压端子相连，SMA转接板的低压导线连接至N端接线柱。
[0008]进一步的，LLC谐振变换器的四个功率半导体器件通过绝缘垫片连接到散热片上，散热片接地。
[0009]进一步的，根据差模阻抗散射S参数和共模阻抗散射S参数得到Z参数Z
11
的公式如下：
[0010][0011]其中，S11为差模阻抗散射S参数或共模阻抗散射S参数，Z0为矢网测量端子的特性阻抗。
[0012]进一步的，测量完成后，将共模阻抗散射S参数导入先进设计系统软件进行仿真验证。
[0013]一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量系统，包括SMA转接板和矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪和SMA转接板的SMA接口连接，SMA转接板用于连接LLC谐振变换器。
[0014]进一步的，SMA转接板包括印刷板和设置在印刷板上的SMA接口、第一走线、第二走线高压导线和低压导线，所述SMA接口的信号端通过第一走线连接至高压导线，SMA接口的接地端通过第二走线连接至低压导线。
[0015]进一步的，所述印刷板为PCB印刷板。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0017]基于传导EMC标准不仅限于30M以内，例如CISPR 25,且利用矢量网络分析仪测量LLC谐振变换器系统阻抗可达2GHz，因此使用矢量网络分析仪测量方法以满足30M以上滤波器设计要求，进而满足EMC标准。同时，使用矢量网络分析仪测量结果可定量得到LLC谐振变换器系统阻抗特性，进而优化LLC谐振变换器系统电路拓扑以抑制EMI。
[0018]进一步的，本专利技术基于阻抗网络分析仪的测量频段不足，设计SMA转接板，SMA转接板用于连接LLC谐振变换器和矢量网络分析仪，且矢量网络分析仪测量频段为50kHz
‑
2GHz，利用矢量网络分析仪测量得到的S参数转化为Z参数即可得到LLC谐振变换器系统阻抗。
[0019]进一步的，LLC谐振变换器的四个功率半导体器件通过绝缘垫片连接到散热片上，散热片接地，需要散热片对功率半导体器件碳化硅MOSFETs散热。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例提供的一种全桥LLC谐振变换器实测共模模型的示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的一种全桥LLC谐振变换器实测差模模型的示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例提供的基于矢量网络分析仪的共模测量方法示意图；；
[0023]图4为本专利技术实施例提供的基于矢量网络分析仪的差模测量方法示意图；
[0024]图5为Advanced Design System仿真图；
[0025]图6为Advanced Design System仿真共模幅频曲线图；
[0026]图7为Advanced Design System仿真共模相频曲线图；
[0027]图8为Advanced Design System仿真差模幅频曲线图；
[0028]图9为Advanced Design System仿真差模相频曲线图。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术。
[0030]本专利技术目的基于共模阻抗和差模阻抗的角度，即LLC谐振变换器宽频系统阻抗包
含共模阻抗和差模阻抗(传导EMI分差模回路和共模回路，差模回路和共模回路分别对应共模阻抗和差模阻抗)，提出了基于矢量网络分析仪的LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法，利用SMA转接板、LLC谐振变换器和矢量网络分析仪进行宽频测量。
[0031]参照图1和图2，全桥LLC谐振变换器实测模型包括直流源V
DC
、线路阻抗稳定网络(以下简称LISN)和全桥LLC谐振变换器，LISN和全桥LLC谐振变换器均接地，LISN包含了由R1
‑
R2
‑
C1
‑
C2组成的直流源高频滤波电路、L1
‑
L2组成的隔离电路以及C
L
‑
R
L
‑
C
N
‑
R
N
路径的LLC谐振变换器端高频滤波电路，隔离电路用于隔断直流源噪声对被测设备的影响。
[0032]而全桥LLC谐振变换器包括母线寄生电感、输入电容C
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法，其特征在于，将SMA转接板、LLC谐振变换器和矢量网络分析仪连接后，用矢量网络分析仪分别测量得到差模阻抗散射S参数和共模阻抗散射S参数；根据差模阻抗散射S参数和共模阻抗散射S参数得到Z参数，根据Z参数得到共模幅频阻抗曲线和共模相频阻抗曲线；根据共模幅频阻抗曲线和共模相频阻抗曲线得到系统阻抗。2.根据权利要求1所述的一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法，其特征在于，测量共模阻抗散射S参数时，将SMA转接板的低压导线连接至大地，将LLC谐振器电源侧高压端和低压端短路作为输入端，大地作为输出端。3.根据权利要求1所述的一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法，其特征在于，测量差模阻抗散射S参数时，将矢量网络分析仪的Port1连接到SMA接口上，然后将LLC谐振变换器高压端子连接到SMA转接板输入端，同时将SMA转接板输出端与LLC谐振变换器低压端子相连，SMA转接板的低压导线连接至N端接线柱。4.根据权利要求1所述的一种LLC谐振变换器宽频系统阻抗测量方法，其特征在于，LLC谐振变换器的四个功率半导体器件通过绝缘垫片连接到散热片...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐浩东，毕闯，张钰声，罗嗣勇，陈一悰，杨佳峻，黄子堃，任蔷，左宝峰，陈洁羽，万青，唐欢，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州电子科技大学国网西安环保技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：