聊一聊PCB打板到摸底测试之前CST EMC仿真可以做哪些工作和哪些输出?
大家好,我是CST电磁兼容性仿真。这是我的第113篇原创文章。为避免错过干货知识,欢迎关注公 众号,共同学习,共同进步!在电子产品开发周期中,PCB打板往往需要一到两周左右的等待时间。许多工程师在这段时间只能被动等待,但实际上这一周恰恰是进行电磁兼容性(EMC)仿真的黄金期。合理利用CST Studio Suite这一专业的电磁场仿真工具,可以在硬件生产前就发现并解决潜在的电磁兼容问题,节省大量后期整改时间和成本。本文将为您详细规划如何在打板后的一周内高效开展CST电磁兼容性仿真工作。前言
最近有小伙伴问我项目设计开发初级阶段,CST电磁兼容性仿真对项目EMC设计有哪些帮助,可以输出什么?今天我来结合我自己的工作情况和产品来聊一聊PCB从出Gerber文档打板到摸底测试之前,CST电磁兼容性仿真对EMC设计有哪些帮助,可以输出哪些有用的信息和文档给EMC工程师。EMC仿真输入
以电机控制器为例,我们进行系统级的EMC仿真,仿真软件使用达索系统的CST。通常情况下,一个新的研发项目包括CAD设计,硬件电路设计,PCB layout,BOM等等。一般当PCB layout出完gerber文档,发到PCB厂打板的时候,我们是可以得到以下输入:(1)机构件3D文档:包括外壳、散热器、安装支架等机械结构(2)PCB Layout:完整的电路板布线信息,特别是电源层和信号层的堆叠结构(4)BOM List:元器件清单,提供器件的封装和参数信息(5)材料参数:PCB板材、屏蔽材料、绝缘材料等的电磁参数仿真工作内容
在获得以上输入资料后,我们就可以开展EMC仿真工作了。如下:(1)三维模型重建:基于机构件的3D文档和PCB layout,在CST中构建准确的三维模型。这个过程需要特别注意模型的精度控制——既要保证准确性,又要避免过度细化导致计算量激增。(2)RLC参数提取:PCB完成建模之后,就可以使用CST低频求解器开展PCB寄生参数提取,为后续的仿真和分析做准备。(3)阻抗分析:PCB建模完成后,添加滤波电容,去耦电容,对电源平面进行阻抗分析。(4)滤波器设计:滤波器建模,差模或者共模阻抗分析,S参数分析,幅频响应曲线分析,相频特性曲线分析等等。(5)谐振分析:系统性建模完成之后可以先做系统性的谐振分析,去判断整个仿真系统上有哪些谐振点。(6)传导发射电压法仿真分析:最后做系统级的CE电压法分析,得到仿真频谱,给到EMC工程师风险点,以及初步整改措施。仿真输出
仿真工作,最终还是需要输出仿真文档,这样才能让领导看到你的成果。(1)传导发射电压法初步仿真分析报告,里面包括,建模过程,电机控制参数,信号,谐振分析,阻抗分析,仿真结果,整改意见等等。(2)RLC寄生参数提取报告,包括各个回路的杂散电感,直流电阻等,并且将这些寄生参数带入到电路中去仿真分析,看看是否能预测到谐振点与哪些参数相关。(3)滤波器仿真设计报告,包括滤波器磁性材料设计,建模,差模/共模电感-频谱曲线,差模/共模阻抗曲线,幅频响应曲线,相频特性曲线,S参数分析。本文总结
在PCB从打板到实物测试的这段空窗期,充分利用CST进行系统级EMC仿真,能够帮助我们提前发现并解决很多潜在的电磁兼容问题,大幅减少后期测试整改的周期和成本。
通过规范的仿真流程和输出物,我们不仅能够为EMC工程师提供直接可用的分析结果和改进建议,更能逐步积累形成组织的EMC设计知识库,提升整个团队的EMC设计能力。
仿真不是目的,而是手段。最终目标是第一次做就对,每一次都做得更好。在竞争日益激烈的电子产品市场,把握好设计阶段的EMC仿真,就是我们赢得先机的关键一步。