Chaos Analysis and Chaotic EMI Suppression of DC-DC Converters

تئوری آشوب، روش های تحلیلی آن و ابزار اعمال آشوب در طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ را معرفی می کند

مبدل های DC-DC سوئیچینگ معمولی هستند. سیستم هایی که رفتارهای غیرخطی زیادی دارند، مانند دوشاخه شدن و آشوب. رفتارهای غیرخطی مبدل‌های DC-DC در 20 سال گذشته به‌شدت مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، با این حال محققان هنوز از کاربرد عملی دوشاخه‌ها و آشفتگی در مبدل‌های سوئیچینگ مطمئن نیستند. تداخل الکترومغناطیسی (EMI) که ناشی از نرخ بالای تغییرات ولتاژ و جریان است، به دلیل کاربردهای گسترده دستگاه های الکترونیکی مختلف در صنعت و زندگی روزمره و این سوال که چگونه می تواند به یک معیار اصلی طراحی در مبدل های DC-DC تبدیل شود. برای کاهش EMI مزاحم و مضر، توجه تحقیقات زیادی را به خود جلب کرده است. این کتاب بر تجزیه و تحلیل و کاربرد آشوب برای کاهش EMI مضر مبدل های DC-DC تمرکز دارد.

پس از بررسی اصول رفتارهای آشوب مبدل‌های DC-DC، نویسندگان برخی از یافته‌های اخیر مانند آنتروپی نمادین، پیچیدگی و فرآیند نقطه آشوب را برای تجزیه و تحلیل شخصیت‌های مبدل‌های DC-DC آشفته ارائه می‌کنند. با استفاده از این روش‌ها، ویژگی‌های آماری مبدل‌های DC-DC آشفته استخراج می‌شوند و پایه‌های تحقیقات زیر در زمینه سرکوب آشوب EMI تقویت می‌شوند. سپس تمرکز به تخمین چگالی طیفی توان مبدل‌های PWM آشفته در پشت مقدمه‌ای از اصول اولیه تجزیه و تحلیل طیف و تکنیک PWM آشفته منتقل می‌شود. روش‌های آنالیز چگالی ثابت، و Prony و Wavelet برای تخمین چگالی طیفی توان مبدل‌های PWM آشفته پیشنهاد شده‌اند. در نهایت، برخی از برنامه‌های کاربردی طراحی‌محور مثال خوبی از بکارگیری تئوری آشوب در عمل مهندسی را ارائه می‌دهند و اثربخشی در سرکوب EMI PWM آشفته پیشنهادی را نشان می‌دهند.

• تئوری آشوب، روش‌های تحلیلی آن و ابزار اعمال آشوب در طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ را معرفی می‌کند
• به صورت سیستماتیک از روش تحلیل، پدیده آشوب و آشوب به موضوع نزدیک می‌شود. ویژگی های EMI، روش های تحلیلی برای هرج و مرج، و استفاده از آشوب برای کاهش EMI (تداخل الکترومغناطیسی)
• کار تحقیقاتی پیشرفته را در زمینه ویژگی های آماری رفتارهای غیرخطی و فناوری آشوب PWM برای سرکوب EMI مبدل های سوئیچینگ برجسته می کند. li>
• فاصله بین نظریه اعداد و کاربردهای دنیای واقعی را پر می کند، و به طراحان الکترونیک قدرت امکان می دهد هم اثرات آشوب را تجزیه و تحلیل کنند و هم از این اثرات برای کاهش EMI استفاده کنند

Introduces chaos theory, its analytical methods and the means to apply chaos to the switching power supply design

DC-DC converters are typical switching systems which have plenty of nonlinear behaviors, such as bifurcation and chaos. The nonlinear behaviors of DC-DC converters have been studied heavily over the past 20 years, yet researchers are still unsure of the practical application of bifurcations and chaos in switching converters. The electromagnetic interference (EMI), which resulted from the high rates of changes of voltage and current, has become a major design criterion in DC-DC converters due to wide applications of various electronic devices in industry and daily life, and the question of how to reduce the annoying, harmful EMI has attracted much research interest. This book focuses on the analysis and application of chaos to reduce harmful EMI of DC-DC converters.   

After a review of the fundamentals of chaos behaviors of DC-DC converters, the authors present some recent findings such as Symbolic Entropy, Complexity and Chaos Point Process, to analyze the characters of chaotic DC-DC converters. Using these methods, the statistic characters of chaotic DC-DC converters are extracted and the foundations for the following researches of chaotic EMI suppression are reinforced. The focus then transfers to estimating the power spectral density of chaotic PWM converters behind an introduction of basic principles of spectrum analysis and chaotic PWM technique. Invariant Density, and Prony and Wavelet analysis methods are suggested for estimating the power spectral density of chaotic PWM converters.  Finally, some design-oriented applications provide a good example of applying chaos theory in engineering practice, and illustrate the effectiveness on suppressing EMI of the proposed chaotic PWM. 

• Introduces chaos theory, its analytical methods and the means to apply chaos to the switching power supply design
• Approaches the subject in a systematic manner from analyzing method, chaotic phenomenon and EMI characteristics, analytical methods for chaos, and applying chaos to reduce EMI (electromagnetic interference)
• Highlights advanced research work in the fields of statistic characters of nonlinear behaviors and chaotic PWM technology to suppress EMI of switching converters
• Bridges the gap between numerical theory and real-world applications, enabling power electronics designers to both analyze the effects of chaos and leverage these effects to reduce EMI