材料的铁氧体，该材料在低频时磁导率非常大，所以非常适合抑制10 kHz～50 MHz范围内的电磁干扰。本设计中选用的开关电源的基频为500 kHz，噪声主要集中在基频和其高次谐波上。扼流圈的具体设计步骤如图3所示。
图3 共模扼流圈设计流程图
2 电源直流仿真分析
二次电源板具有功率密度高、电压种类多等特点，同时存在PCB布线时连接器把铜箔分割得比较细，某一过孔电流过大等风险。
PowerDC是一款业界领先的直流压降和电热混合仿真工具，其可以完成低压大电流的PCB和封装产品全面的直流分析，同时集成热分析功能，可实现电热混合仿真。为确保器件端到端电压降裕量、确保二次电源工作的稳定性与可靠性，本文采用Cadence PowerDC软件对二次电源板进行了直流压降和电流密度仿真分析，可以快速检测定位电流密度超标或直流压降过多等风险。
直流压降仿真结果如表2所示，直流压降均满足小于1%的指标。
表2 直流压降仿真结果
[模块输出电压 /V＼&实际电压 /V＼&额定电流 /A＼&18＼&17.983 4＼&0.4＼&15＼&14.985 8＼&0.8＼&7＼&6.988 1＼&2.4＼&4.2＼&4.196 4＼&0.8＼&3＼&2.993 5＼&0.8＼&-15＼&-14.993 5＼&0.1＼&]
电流通过狭窄区域会产生较大电流密度从而导致局部PCB板温度升高，电流密度分布仿真结果如图4所示。图4（a）为电流密度矢量分布图，从图中可以清晰地了解二次电源板的电流走向与平面、过孔电流热点，结果显示电流密度最高点出现在扼流圈7 V电压输出PIN脚处，大小为59.56 A/mm2。图4（b）为头部连接器局部平面电流密度分析结果，由于连接器引脚使铜箔被分割，此处为平面电流热点，最大值为49.84 A/mm2。
图4 电流密度分布图
PCB布线功耗分析结果如表3所示，结果表明电源板走线直流功耗可忽略不计，同时对电流热点处的功耗分析结果为[Pmax=231.65 μW，]满足散热要求。
3 结 语
本文设计了一套应用于TDI成像系统的电源系统，针对DC⁃DC模块的工作原理与内部干扰分析，综合设计了输入、输出滤波电路，提高了电源的抗干扰能力。
表3 PCB布线功耗分析结果
[PCB层＼&功率损耗 /mW＼&TOP＼&0.145＼&Power＼&61＼&GND03＼&30.95＼&Bottom＼&0＼&过孔功耗＼&0.210＼&总功耗＼&92.11＼&]
通过Cadence PowerDC软件对电源PCB进行了直流仿真，通过直流压降分析、电流密度分布分析及布线功耗分析，确保了电源PCB设计的功能性与可靠性。该设计方案在其他工程应用设计中具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 沈中，葛之江，张连台.航天超光谱成像技术原理及其发展现状[J].航天器工程，2001，10（4）：45⁃52.
[2] 王小朋，于平，李东景，等.DC/DC变换器在航天器二次电源中的应用[J].空间科学学报，2011，31（6）：814⁃820.
[3] 陈恒林，陈玮，冯利民，等.基于阻抗测量的共模扼流圈高频建模[J].电工技术学报，2007，22（4）：8⁃12.
[5] 黄诗友，王世山，崔永生.寄生参数效应的共模扼流圈集中参数建模[J].电力电子技术，2008，42（7）：73⁃75.
[6] 李鹏，何文忠.开关电源电磁干扰滤波器设计[J].激光与红外，2007，37（1）：79⁃81.
[7] 王小朋，于平，李东景.空间有效载荷二次电源抗干扰设计[J].信息与电子工程，2011，9（4）：439⁃443.
[8] CANTILLON M P， NEUGEBAUER T C， BRASCA C， et al. An active ripple filtering technique for improving common⁃mode inductor performance [J].IEEE Power Electronics Letters， 2004， 2（2）： 45⁃50.
[9] LAI R， MAILLET Y， WANG F， et al. An integrated EMI choke for differential⁃mode and common⁃mode noise suppression [J]. IEEE Transactions on Power Electronics， 2010， 25（3）： 539⁃544.
[10] SANCHEZ A M， PEREZ A， REGUE J R， et al. A modal model of common⁃mode chokes for conducted interference prediction [J]. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility， 2010， 52（3）： 749⁃752.
[11] 薛旭成，李洪法，郭永飞.高速CCD成像电路抗串扰技术[J].中国光学，2011，4（6）：611⁃616.
[12] 许文海，吴厚德.超高分辨率CCD成像系统的设计[J].光学精密工程，2012，20（7）：1603⁃1610.
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