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CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺

來源: | 作者:thinks | 發(fā)布時間: 2023-11-21 | 881 次瀏覽 | 分享到:

作者 | Wang Jieyu

電源端口濾波電路設(shè)計想必是EMC濾波設(shè)計中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),沒有之一。在很多EMC設(shè)計的書中可能都會包含類似這樣一句話:共模電感下方GND平面要挖空……。同樣,這一條布線規(guī)則也是筆者在很多年前學(xué)習(xí)EMC設(shè)計時的第一條規(guī)則。無奈時間太瘦,指縫太寬,若干年過去了,方才想到通過CST仿真來驗證這個規(guī)則。雖然是個很簡單的仿真,但一番操作下來,方知紙上得來終覺淺。

下面我們通過CST 3D仿真,驗證共模電感正下方的GND對電源端口共模濾波的影響。

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仿真模型

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這是個老生常談的問題,共模電感正下方的GND平面會因為近場耦合導(dǎo)致共模電感的濾波效果大打折扣。下圖為共模濾波電路GND布線示意圖。

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

共模濾波電路3D模型如下圖所示。為了驗證共模電感和GND平面的耦合,這個仿真里的共模電感模型采用了真正的3D模型,共模電容采用TS模型。

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

仿真及結(jié)果分析

下面通過三個簡單的對比仿真來驗證該問題:

仿真一——共模阻抗仿真:驗證GND平面對共模阻抗的影響,電路模型如下圖所示。

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

結(jié)果分析:該仿真去掉了濾波電路中的共模電容,旨在驗證GND平面對共模阻抗的影響。通過對比可知,GND平面對CE高頻段的共模阻抗影響較大。

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

仿真二——濾波電路共模插損仿真:驗證有共模電容的情況下,地平面對濾波電路插損的影響,電路模型如下圖所示。

 

結(jié)果分析:共模電感正下方的GND平面對CE高頻段的濾波插損影響較大。

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

仿真三----共模傳導(dǎo)噪聲對比仿真:采用等效共模噪聲源作為激勵源,驗證地平面對傳導(dǎo)噪聲的影響,電路模型如下圖所示。

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

結(jié)果分析:如果前面兩個仿真的對比結(jié)果不是很直觀,那么下圖能夠滿足EMC工程師的所有想象。如下圖所示,共模電感正下方GND會減弱CE高頻段的濾波效果。

CST電源濾波電路仿真(一)——紙上得來終覺淺 

 

(內(nèi)容、圖片來源:CST仿真專家之路公眾號,侵刪)

 

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