ANSYS电子系统EMC设计解决方案

2016-11-05  by:CAE仿真在线  来源:互联网

一、 电子系统EMC\EMI设计面临的挑战

   随着电子设备的工作频率的提升,电子系统中的各个地方都有可能产生EMI辐射并受到干扰,电子系统中主要的EMI辐射原因如下:

1.阻抗不连续;

2.返回路径不连续;

3.回路差模噪声与电源共模噪声;

4.平面谐振与机箱电磁谐振;

5.连接器/线缆;

6.电/磁场耦合。
ANSYS电子系统EMC设计解决方案

 
由上可见,EMC/EMI是一个复杂的电磁现象,特点如下:

1.与SI/PI/结构相关;

2.测试工作复杂且困难;

3.需要精确有效的电磁仿真平台。

综上,电子系统的EMC\EMI设计主要面临的挑战可以归纳如下:

1. 工程挑战:

 1)滤波系统如何设计?(需要做好去耦电容的选型和摆放)

2) 优化了系统的SI为什么没有改善EMI?(需要将SI和EMI联合仿真,平衡两者的关系)

3) 机箱应该如何布局?(需要评估机箱的谐振分布)

4)屏蔽方式该如何选择?(需要评估机箱的电磁孔缝泄露)

2. 仿真挑战:

1)没有芯片模型怎么办?(需要通过无源仿真优化系统性能)

2) 3D的机构设计能和PCB协同仿真吗?(需要三维全波电磁场仿真)

3) 能够评估系统真实工作状态的EMC辐射吗?(需要场路协同仿真)

二、 ANSYS的电子设备EMC\EMI解决方案

针对电子系统的EMC\EMI的上述挑战,ANSYS推出了一套完整的设计仿真解决方案,如下图:

ANSYS电子系统EMC设计解决方案

 该方案中的几个工具的主要作用如下:

1. SIwave:用于实现去耦电容优化设计和信号无源隔离度仿真,与业界流行的各种布线工具有良好的接口;

2. Designer:用于SI/EMI联合仿真,能够与电磁仿真工具无缝连接,进行场路协同仿真;

3. HFSS:用于三维全波电磁仿真,同时能够对机箱谐振模式及电磁泄漏进行仿真;

4. Q3D:可以高效的提取各种电缆参数;

基于ANSYS的电子系统EMC\EMI解决方案的典型仿真流程如下图:

ANSYS电子系统EMC设计解决方案

 
该解决方案的特点如下:

1)支持实际的芯片模型,准确仿真系统实际工作频谱

2)采用强大的三维全波电磁仿真引擎准确仿真系统中的精细结构

3)特有的场路协同仿真,准确仿真系统实际的辐射情况

4)仿真对象包含芯片,封装,PCB,机箱,且可以进行部件协同仿真

5)仿真优化内容包含SI/PI/EMI各个方面

6)支持各种有源无源分析方法

7)统一的工作平台将各种工具无缝链接

三、 典型应用

(1)电源滤波系统优化:

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(2)信号走线的无源隔离度仿真:

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(3)信号走线的时域仿真和频谱分析:

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(4)串阻对SI\EMI的矛盾:

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(5)场路协同仿真评估真实PCB板的辐射情况:

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(6)机箱的谐振仿真:

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(7)系统级EMC验证:

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