[发明专利]一种DC/DC变换器寄生参数提取方法

说明书

本发明公开了一种DC/DC变换器寄生参数提取的方法，选其中一部分微带线作为参考线，其余作为信号线，根据信号线与参考线及周围电介质属性，将微带线与介质划分为若干单元，加以适当的边界条件，通过系统能量提取微带线寄生电容；分别对各线路加电流源，根据每个单元的电流密度和电压分布计算相应的寄生电阻；将系统内电介质全部换为自由空间，重新提取该条件下的微带线寄生电容，根据提取结果构造静电感应矩阵，利用传输线的感容参数关系提取微带线寄生电感，本发明的DC/DC变换器寄生参数提取的方法，能够解决DC/DC变换器的PCB微带线的寄生参数分析，以及高频共模噪声电流的建模和预测问题。

技术领域

本发明属于预测电磁寄生参数和耦合路径的领域，主要是设计一种基于电容耦合的远场辐射预测模型。

背景技术

功率变换器的小型化、集成化、高频化趋势使得系统内的电磁干扰问题越发突出，其开关频率已可达到数百千赫甚至几兆赫，开断时间也接近纳秒级。高频化趋势在使得变换器功率密度提高的同时也带来了更严重的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)问题。在高频电路中，电力电子器件开关过程中产生很大的di/dt和du/dt，由于电路元件的寄生参数的存在，系统内共模电流耦和路径建立，而共模噪声电流贡献了主要的远场辐射。器件开关过程中的瞬时电压过冲，造成器件误触发，干扰周围器件正常工作。

目前，对微带线提取寄生参数方法分为两类：第一种方法利用数值方法近似计算；第二种方法根据预先测量的通用模型的参数，利用已有的基本模型的参数进行拟合。第一种方法适用于形状规则的系统，对于不规则形状微带线的处理有较大的误差；第二种方法依赖于已有的模型参数，对于具有特殊性质的系统通用性较弱。

发明内容

发明目的：为了提取DC/DC变换器系统的寄生参数，针对现有参数提取方法的不足，本发明提供一种基于数值计算和阻抗分析提取变换器系统感容寄生参数的方法。

技术方案：

一种DC/DC变换器寄生参数提取方法，包括如下步骤：

步骤1，获取DC/DC变换器结构及参数，包括信号线和参考线的布局、每条信号线和参考线的厚度、电介质的相对电容率、相对磁导率及其随温度的变化以及接地线的位置，所述接地线为无穷大接地平面，将接地线作为参考线，其他微带线作为信号线，各信号线分别编号1、2……n，参考线为导体0，构造(n+1)导体传输线系统；

步骤2，设置边界条件，分别轮流对部分导体施加电压激励，其余导体接地，计算相应边界条件下系统储能，列出寄生电容矩阵；

步骤3，将微带线划分为若干单元，根据时谐场的有限元分析提取微带线的高频交流内电阻；

步骤4，将系统内电介质全部替换为为自由空间，即真空；当系统内为非均匀介质时，保留微带线结构，将电介质虚拟地替换为自由空间，即在在计算求解时将空间属性替换为自由空间的属性，提取自由空间内微带线寄生电容参数，构造静电感应系数矩阵；

步骤5，利用自由空间内寄生电感与静电感应系数的关系提取微带线系统的寄生电感矩阵。

进一步地，所述微带线为铜线，且相对周围介质可忽略厚度。

进一步地，步骤2具体为，利用系统能量及电压分布提取各微带线的寄生电容，保持接地的参考线电位为0，将部分信号线与参考线等电位，其余信号线加电压U，求解该状态下系统储能，通过储能与电容的关系联立关于寄生电容的方程组，求解得到寄生电容矩阵C，具体形式如下：

其中，c_ij为第i号与第j号微带线的互容，c_ii为第i号微带线的自容。

进一步地，步骤2中，系统储能公式为：