24小(xiǎo)时联系電(diàn)话:18217114652、13661815404
中文(wén)
- 您当前的位置：
- 首页>
- 電(diàn)子资讯>
- 技术专题>
- PCB设计中建模接收到...
技术专题
PCB设计中建模接收到的EMI
收到EMI时，会在電(diàn)路中产生干扰，可(kě)以将其建模為(wèi)系统中的電(diàn)压/電(diàn)流源。您需要使用(yòng)的信号源取决于系统接收的EMI类型。
连续来源
连续的EMI源包括从谐波源到调制源的所有(yǒu)内容。调制源将是宽带的，并且将引起复杂的时间相关响应。瞬态分(fēn)析在这里也很(hěn)有(yǒu)用(yòng)，因為(wèi)它向您展示了電(diàn)路如何响应外部EMI源中的时间变化。在这里，您不必担心EMI源如何将信号耦合到電(diàn)路中。这将部分(fēn)取决于您的PCB布局。相反，您想了解電(diàn)路如何响应窄带和宽带EMI。
例如，考虑一个以1 MHz（5 V幅度）运行的模拟電(diàn)路，该電(diàn)路从外部源接收1.2 MHz FM信号作為(wèi)EMI。在下面显示的示例中，接收到的EMI信号的载波频率為(wèi)1.2 MHz，调制频率為(wèi)200 kHz，调制指数為(wèi)4。
下面显示的瞬态分(fēn)析结果说明了模拟電(diàn)路的灵敏度-1 MHz信号最初显示出轻微的瞬态响应，峰值幅度高达8V。接收到的FM信号的调制也被叠加在负载上看到的電(diàn)压上。此示例中存在明显的干扰，该干扰将传播到负载组件中。
运行于1 MHz的模拟電(diàn)路的瞬态分(fēn)析结果。来自1.2 MHz FM EMI信号的调制似乎叠加在所需的1 MHz信号之上
收集瞬态分(fēn)析结果后，您可(kě)以使用(yòng)傅立叶变换查看接收信号中的不同频率分(fēn)量如何在電(diàn)路中传播。以下结果显示了从FM源接收到的EMI信号的傅立叶频谱。如图中的中央峰值所示，该電(diàn)路设计為(wèi)以1 MHz运行。时域负载上的電(diàn)压被转换成频域，得到下图。
运行于1 MHz的電(diàn)路的傅立叶频谱，该電(diàn)路接收1.2 MHz的FM EMI信号
这个简单的例子应该说明使用(yòng)EMI滤波器電(diàn)路进行滤波的重要性，特别是对于模拟電(diàn)路。这些滤波器電(diàn)路可(kě)以由分(fēn)立元件设计，并包含在您的PCB布局中。一个更优雅，更低成本的解决方案是使用(yòng)接地过孔作為(wèi)屏蔽。仔细规划電(diàn)路板的布局还可(kě)以通过利用(yòng)叠层中的接地层来帮助抑制EMI。
脉冲源
显然，可(kě)以在電(diàn)路仿真中直接仿真雷击之类的现象。但是，您可(kě)以对電(diàn)路中感应的電(diàn)压进行建模，并评估您的过压保护電(diàn)路是否会产生低電(diàn)流，如负载所见。任何具有(yǒu)低额定電(diàn)流并且有(yǒu)故障风险的负载组件都应使用(yòng)某些電(diàn)压抑制電(diàn)路进行保护。
在原理(lǐ)图中使用(yòng)具有(yǒu)高峰值電(diàn)压的脉冲源将模拟系统中的强烈ESD事件。脉冲源可(kě)以放置在電(diàn)路中的任何位置，以模拟放電(diàn)事件的位置。然后，您可(kě)以使用(yòng)直流扫描或高达kV的瞬态分(fēn)析，并测量不同组件之间的電(diàn)流，以模拟负载中感应的電(diàn)流。参数瞬态分(fēn)析在这里非常有(yǒu)用(yòng)，因為(wèi)它可(kě)以显示ESD事件如何随时间衰减。
下图显示了瞬态SPICE EMC仿真的结果，其中TVS二极管和電(diàn)容器用(yòng)于保护TVS二极管的阻性负载。模拟的ESD事件的電(diàn)压為(wèi)1.5 kV，但TVS二极管和電(diàn)容器使该脉冲的幅度降低至约250V。
ESD事件的SPICE EMC仿真结果
為(wèi)了进一步分(fēn)析，可(kě)以在参数扫描中扫描 ESD事件的幅度，以显示瞬态响应在负载下如何变化。还可(kě)以将负载中的功率与其额定功率进行比较，以确定这种事件是否会导致负载故障。如下图所示。由于SPICE仿真可(kě)以计算每个节点的電(diàn)压和電(diàn)流，因此可(kě)以轻松计算负载组件中的功率并将其放置在图中。从该图可(kě)以看出，负载中消耗的功率约為(wèi)5 kW，足以破坏大多(duō)数组件。
SPICE EMC仿真结果显示了在ESD事件期间负载组件中的功耗
使用(yòng)现场求解器进行真实的EMC仿真
对電(diàn)路进行鉴定并准备好检查PCB布局后，您将需要使用(yòng)3D场求解器来模拟操作期间设备发出的辐射。这是EMC认证测试之前应采取的第一步，以确保您的布局不会在電(diàn)路板上产生集中辐射。多(duō)物(wù)理(lǐ)场解算器或全波EM解算器将直接从您的布局构建模型，并在运行时计算从電(diàn)路板发出的電(diàn)磁场。
在以上两个示例中，通过定义電(diàn)路中感应的信号幅度来对接收到的EMI信号进行建模。更加现实的EMI仿真将定义信号源的强度，然后将从PCB布局中计算出受害電(diàn)路中感应的EMI信号的幅度。这是3D场求解器的主要优点-您无需猜测電(diàn)路接收到的電(diàn)压大小(xiǎo)。