CST電動(dòng)汽車(chē)EMC仿真（四）- 電機(jī)控制器MCU濾波仿真
2024新年伊始，筆者接到了一個(gè)看起來(lái)很簡(jiǎn)單，實(shí)則也很簡(jiǎn)單的仿真任務(wù)——為電機(jī)控制器MCU設(shè)計(jì)一個(gè)濾波電路并仿真。
一、傳導(dǎo)噪聲分析
很顯然，在沒(méi)有任何濾波的前提下，該模型的CE仿真結(jié)果已經(jīng)超過(guò)XX標(biāo)準(zhǔn)的限制線，如下圖所示。
因此，在0.53M-1.8M頻段，濾波電路的插損設(shè)計(jì)指標(biāo)為-25dB
(從上圖可知，PK值需要降低10dB以上，而AV 值需要降低25dB以上，才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求)。
二、濾波電路設(shè)計(jì)
根據(jù)MCU電路及仿真結(jié)果分析可知，該傳導(dǎo)噪聲以共模噪聲為主。在該案例中，筆者使用常見(jiàn)的LC濾波或π型濾波電路拓?fù)?。如下圖所示
注：該圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)
根據(jù)以上電路及濾波器的空間布局來(lái)創(chuàng)建濾波器的3D結(jié)構(gòu)模型及電路模型，如下圖所示。
濾波電路3D模型
三、濾波電路仿真
如果現(xiàn)在就把設(shè)計(jì)好的濾波電路3D模型與MCU 3D模型聯(lián)合起來(lái)，做完整的CE仿真，那么很可能在經(jīng)歷漫長(zhǎng)的等待后，并不能獲得理想的CE仿真結(jié)果。這種坑，筆者肯定是掉過(guò)的。下面就和大家分享一下筆者從坑里爬出來(lái)以后的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
方法一：等效濾波電路仿真
電路仿真能夠比較快速地得到仿真結(jié)果，進(jìn)而能夠快速地進(jìn)行濾波電路的設(shè)計(jì)。該案例的等效濾波電路仿真模型如下圖所示。
結(jié)論：分別仿真有無(wú)濾波兩種電路。仿真結(jié)果對(duì)比可知，增加濾波器以后，高于2M的頻段，噪聲衰減較大，但在1.5M之前，噪聲沒(méi)有降低，反而在0.8M附近產(chǎn)生了較大的諧振。如下圖所示。
方法二：基于場(chǎng)路協(xié)同的濾波器仿真
包含濾波電路的三維模型
電路模型
結(jié)論：分別仿真有無(wú)濾波兩種模型，仿真結(jié)果與電路仿真結(jié)果基本一致，包括低頻的諧振，如下圖所示。
四、濾波電路優(yōu)化
很明顯，筆者的濾波電路設(shè)計(jì)并沒(méi)有一次成功，該濾波器在低頻段（<2M）基本沒(méi)有濾波效果，而且產(chǎn)生了諧振。因此筆者對(duì)濾波電路參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化及調(diào)整，最終獲得了比較理想的仿真結(jié)果，如下圖。
基于場(chǎng)路協(xié)同的濾波電路仿真結(jié)果對(duì)比
最后將濾波電路與電機(jī)控制電路相結(jié)合，得到最終的傳導(dǎo)發(fā)射仿真結(jié)果，如下圖所示。
基于場(chǎng)路協(xié)同的傳導(dǎo)發(fā)射仿真結(jié)果
