Разработка высокочастотных электрических схем замещения конденсаторов и дросселей с учетом частотных свойств диэлектрической и магнитной проницаемости диэлектриков и магнетиков
Автор: Дмитриков В.Ф., Петроченко А.Ю., Фрид Л.Е., Беляев А.Е., Зайцева З.В.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 2 т.23, 2020 года.
Бесплатный доступ
Переключение силовых полупроводниковых приборов в источниках вторичного электропитания является основным источником электромагнитных помех. Чтобы соответствовать стандартам электромагнитной совместимости необходимо снизить уровень кондуктивных помех. Это снижение может быть достигнуто различными методами, включая фильтры радиопомех, технология изготовления которых основана на использовании катушек индуктивности (дросселей) и конденсаторов. Дроссели и конденсаторы являются ключевыми элементами при разработке фильтров радиопомех и требуют знания их точных высокочастотных моделей в широком диапазоне частот до 100 МГц и выше. Статья посвящена разработке высокочастотной модели конденсаторов и дросселей на основе электрических эквивалентных схем, параметры которых выражены либо через электрофизические величины, либо через частотно-зависимую диэлектрическую проницаемость диэлектрика и магнитную проницаемость магнитопровода. Результаты моделирования подтверждаются измерениями импедансов конденсатора с диэлектриком на основе сегнетоэлектрика и пироэлектрика и дросселя с сердечником из нанокристаллического сплава на основе железа ГМ414.
Преобразователь мощности, электромагнитная совместимость, эквивалентная электрическая схема, диэлектрическая проницаемость, магнитная проницаемость, фильтр радиопомех
Короткий адрес: https://sciup.org/140256314
IDR: 140256314 | DOI: 10.18469/1810-3189.2020.23.2.55-69
Список литературы Разработка высокочастотных электрических схем замещения конденсаторов и дросселей с учетом частотных свойств диэлектрической и магнитной проницаемости диэлектриков и магнетиков
- Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. 632 с.
- Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование. Киев: МК-Пресс, 2005. 279 с.
- Бейкер Б. Что нужно знать цифровому разработчику об аналоговой электронике. М.: Додэка XXI век, 2010. 360 с.
- Дмитриков В.Ф. Ростовцев А.Г. Динамические потери в ключевых транзисторных генераторах // Техника средств связи. 1981. Вып. 6.
- Кобелянский А.Е. Исследование и разработка высокоэффективных импульсных преобразователей напряжения с ШИМ и систем электропитания на их основе: дис. … канд. тех. наук. 2010. 219 с.
- Analytical wideband model of a common-mode choke / M. Kovacic [et al.] // IEEE Transactions on Power Electronics. 2012. Vol. 27. № 7. P. 3173–3185. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2182060.
- Kotny J.L., Margueron X., Idir N. High-frequency model of the coupled inductors used in EMI filters // IEEE Transactions on Power Electronics. 2012. Vol. 27. № 6. P. 2805–2812. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2175452.
- A high frequency equivalent circuit and parameter extraction procedure for common mode choke in the EMI filter / T. Wenhua [et al.] // IEEE Transactions on Power Electronics. 2013. Vol. 28. № 3. P. 1157–1166. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2209206.
- Measurement method of the complex magnetic permeability of ferrites in high frequency / C. Cuellar [et al.] // 2012 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference Proceedings. 2012. P. 63–68. DOI: https://doi.org/10.1109/I2MTC.2012.6229697.
- Huang R., Zhang D. Using a single toroidal sample to determine the intrinsic complex permeability and permittivity of Mn-Zn ferrites // IEEE Transactions on Magnetics. 2007. Vol. 43. № 10. P. 3807–3815. DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2007.903294.
- Shenhui J., Quanxing J. An alternative method to determine the initial permeability of ferrite core using network analyzer // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2005. Vol. 47. № 3. P. 651–657. DOI: https://doi.org/10.1109/TEMC.2005.853169.
- Tsutaoka T. Frequency dispersion of complex permeability in Mn-Zn and Ni-Zn spinel ferrites and their composite materials // Journal of Applied Physics. 2003. Vol. 93. № 5. P. 2789–2796. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1542651.
- Massarini A., Kazimierczuk M.K. Self-capacitance of inductors // IEEE Transactions on Power Electronics. 1997. Vol. 12. № 4. P. 671–676. DOI: https://doi.org/10.1109/63.602562.
- Wang S., Zeyuan L., Xing Y. Extraction of parasitic capacitance for toroidal ferrite core inductor // 2010 5th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. 2010. P. 451–456. DOI: https://doi.org/10.1109/ICIEA.2010.5517152.
- Cuellar C., Idir N., Benabou A. High frequency behavioral ring core inductor model // IEEE Transactions on Power Electronics. 2016. Vol. 31. № 5. P. 3763–3772. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2460374.
- Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. К теории дискретности магнитной проницаемости ферромагнитных тел. М.: Наука, 1969. 512 c.
- Стародубцев Ю.Н., Белозеров В.Я. Магнитные свойства аморфных и нанокристаллических сплавов. Екатеринбург: Изд-во Уральского ин-та, 2002. 384 с.
- Филиппов Б.Н., Жаков С.В. Теории динамических свойств ферромагнитных монокристальных пластин, обладающих доменной структурой // Физика металлов и металловедение. 1975. Т. 39. № 4. С. 705–717.
- Каталог Soft ferrites and accessories TDK EPCOS.
- Brown J. Understanding how ferrites can prevent and eliminate RF interference to audio systems. URL: http://audiosystemsgroup.com/SAC0305Ferrites.pdf.
- Cullity B., Graham C. Introduction to Magnetic Materials; 2nd ed. Hoboken: Wiley-IEEE Press, 2009.
- Морозов А.И. Физика твердого тела. Электроны в кристалле. Металлы. Полупроводники. Диэлектрики. Магнетики. Сверхпроводники. М.: МГИРЭиА, 2008. 192 с.
- Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов / В.А. Головин [и др.]. М.: Техносфера, 2016. 272 с.
- Синтез эквивалентных частотных схем замещения дросселя / В.Ф. Дмитриков [и др.] // Практическая силовая электроника. 2017. Т. 66. № 2. С. 5–11.
- Synthesis of equivalent circuits for chokes and capacitors in a wide range of frequencies taking into account dynamic processes in dielectric and magnetic materials / V.F. Dmitrikov [et al.] // 2019 20th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). 2019. P. 532–540. DOI: https://doi.org/10.1109/EDM.2019.8823489.
- Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф. Основы теории цепей. М.: Горячая линия – Телеком, 2018. 592 с.
- Фрелих Г. Теория диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. М.: Издательство иностранной литературы, 1960. 251 с.
