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新型电磁兼容仿真与雷击仿真等技术及应用
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新型电磁兼容仿真与雷击仿真等技术及应用

2022-01-06 10:09:17 来源:电子变压器与电感网

本文以新型仿真理念与新业态为引导,重点对电磁兼容仿真与雷击仿真等技术及应用举措作研讨。尤其对仿真电磁兼容仿真中的挑战、仿真是电磁兼容过程中的驱动及与之相关的雷击仿真中所涵盖环境电磁效应及各无线设备的电磁发射作剖析。

如今已有向用户提供CAE仿真工具,集成化的设计环境,实现了结构、振动、热、流体、电磁场、电路、系统、芯片等多域多物理场及其耦合仿真,满足各个行业的仿真需求,帮助使用者提高设计效率和产品性能,降低成本。而CAE就是用电脑代替人工去算一些复杂的公式,通过电脑仿真得出结果。

由此可引导出仿真新模式与新业态,典型的有耦合仿真与电磁场一电路耦合及多域仿真,值此对耦合仿真与电磁场-电路耦合作简述。

*其中耦合仿真包括

如今已有电磁场、电路、系统仿真产品问世,这些产品仿真软件在集成的环境下使用,从而实现多物理场解决方案。而热流体仿真产品也是进行耦合仿真的一种。

值此例举:

其一、电机多物理场耦合仿真,它属于CFD耦合仿真。将耦合仿真计算出的涡流损耗或者铁芯损耗输入流体仿真软件CFD。从计算温度的分布以及映射的损耗。所谓CFD耦合仿真就是相当于"虚拟"地在计算机做实验,用以模拟仿真实际的流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。

其二、印刷电路饭的热流体仿真

可以进行考虑到焦耳热的热流体仿真,同时将分析出的温度分布结果可以得出考虑到温度相关的直流IR降结果。

其三、 电源完整性分析(CPS协同仿真)

可以优化封装、整个印刷电路板PDN阻抗抽取、平面共振分析、IR降分析、电容器。可以在考虑芯片内部特性的基础上抽取芯片一封装一系统整体PDN的阻抗,还可以进行瞬态波形仿真。

*电磁场-电路耦合

电磁场仿真中被抽取的高精度电路模型可以直接与完整电路仿真环境耦合。除高精度的波形分析外,还可以进行各种各样的EMI、EMC仿真,如连接器或电路板上的布绕导致的传导噪声或辐射噪声,见下图1所示。

电源设备不仅需要满足FCC(美国联邦通信委员会)关于EMC的规定,同时还需满足热要求,以确保产品的稳定运行。仿真产品的仿真环境可以对多寸物理场进行耦合分析,有助于详细了解各个物理场之间的相互作用。例如,通过仿真可以了解热、电磁场因素所造成的系统整体电损耗,具体而言是:电源设备导体内部的电损耗导致发热,这会改变导体的电阻率,进而改变导体的电损耗的系统整体电损耗,具体而言是:电源设备导体内部的电损耗导致发热,这会改变导体的电阻率,进而改变导体的电损耗。仿真产品之间的耦合分析,它能够立即显示和分析各个仿真结果,从而简化复杂的耦合分析、并提升其效率。

在设计阶段,电磁兼容仿真可以通过计算获得设备在电磁方面的行为,从而实现对风险的预测,也可以在最初的原型设备没有出现之前就提出一些相应的解决方案。尽管仿真不会替代测试,但它会有助于预测出一些潜存的缺陷,也会有助于探索一些技术问题和新的概念。

对电子系统而言,为确保其功能正常,并在整个生命周期内保证系统的可靠性,电磁蒹容和电磁干扰分析会起到一个非常重要的作用。而电磁仿真是帮助电子系统领域工程师掌握环境电磁影响及这些复杂电子系统的敏感度等问题讨论和研究的热点。

由上引导出仿真的新模式与新业态,而电磁场一电路耦合的理念是电子系统所关注的要点。值此本文以新型仿真理念为引导,重点对电磁兼容仿真与雷击仿真等技术及应用作研讨。尤其对仿真电磁兼容仿真中的挑战、仿真是电磁兼容过程中的驱动及与之相关的雷击仿真中所涵盖环境电磁效应及各无线设备的电磁发射作剖析。

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