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电磁兼容的数值仿真分析,CST2013
b)辐射发射仿真(GJB151A RE102)
下面介绍辐射发射的仿真过程。同样,在正式仿真前 先要对该控制器各部分的辐射电平,也即对板上各部分走线电流大小进行判定。找出那些频率高且电流大的部分, 因为高频或者高谐波分量辐射较强。频率低或者电流弱的 部分则可以忽略。没有主次一股脑对整个板子进行仿真是不可取的,不但计算量增加,而且可能引入误差。本控制器频率最高谐波最丰富且电流最大的是上节所分析的三相 PWM驱动逆变电路。这部分的电流比其它部分高两个量级。
由于是辐射仿真,所以必须采用电磁场仿真,而不能使用路仿真软件。场仿真则必须有结构信息,这里是PADS 格式的PCB板(见图7)
图7 电源控制器上下两层PCB板(PADS格式)
图8 某开关管在1W等功率激励下,PCB板上
15kHz、 1GHz、12GHz频点的电流分布(自上而下)
辐射仿真描述:整板上所有走线和无源器件均存在并保持在EDA软件找中的互连状态,对有源器件(数模芯片、三极管/FET等)则需要采用IBIS和SPICE模型置换,若没有这些模型则需要管脚阻抗匹配和电流电压源置换,这些源则采用上节路仿真中所得的信号波形进行激励。
由于RE102所要仿真的最高频率很高,高达18GHz, 同时板上信号频率仅15kHz,到18GHz的谐波分量相当地 小,这样悬殊的频段对于时域高频场仿真算法来说,仿真时间将相当地长;而对于频域场仿真算法来说,扫频带宽太宽,同样导致仿真时间太长。为此,通常采用求解广义冲击响应的方法,再乘以激励源的频谱合成最终的结果。
本算例中采用如下线性化方法:
a)有六个开关管,栅极电流极小,所以忽略,即栅源和栅漏间接高阻开路即可;
b)只需考虑漏源间的大电流,六只管子两两错位开通,其余时间闸断截止,将漏源结定义为电流源,电流源激励波形为上节路仿真中得到的波形;
c)在每个电流源处加上Delta冲击激励,定义PCB板上电流监视器(图8),1米法水平垂直电场场强接收天线(图9),通过场仿真得到相应的广义冲击响应;
d)通过实际激励信号的频谱最后合成实际工作情况下的响应。
图9 开关管Delta冲击下,PCB板周边1米处信号的频谱
(0-18GHz)和1W激励下18GHz的远场方向图(下)