Entwicklung + Test
Integrierte Systemlösung zur EMV-Simulation in der Steuergeräteentwicklung
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Simulation zeigt Störspektrum an
Zur Berechnung der leitungsgebundenen Emission wird eine AC-Analyse durchgeführt. Vorteilhaft ist hierbei die kurze Berechnungszeit der Simulation. Die Anregung erfolgt an den Klemmen Drain und Source des MOSFETs. Der zu simulierende Frequenzbereich erstreckt sich von 100 kHz bis 200 MHz. Im Bereich 100 kHz bis 30 MHz ist eine Bandbreite von 9 kHz berücksichtigt, weil hier AM-Sender ausgestrahlt werden. Von 30 bis 200 MHz arbeiten FM-Sender mit einer Brandbreite von 120 kHz. Bild 5 zeigt einen Signalverlauf als Ergebnis der Systemsimulation, aus dem unmittelbar die Amplituden und Resonanzfrequenzen des Steuergerätes ermittelt werden können. Ziel der Simulation: die Analyse der Resonanzfrequenzen sowie die Einhaltung von Spannungsamplituden, die nach den Anforderungen der Automobilhersteller verlangt sind.
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Der Mehrwert des integrierten Simulationsansatzes macht sich bemerkbar, wenn man zwei unterschiedliche Modellierungsansätze zur Berücksichtigung der elektromagnetischen Verkopplungen in Betracht zieht und deren Ergebnisse vergleicht. In Bild 5 stellt die blaue Signalkurve die Ergebnisse dar, wenn das Stanzgitter ausschließlich durch parasitäre ohmsche und induktive Anteile modelliert wird. Die rote Signalkurve erhält man, wenn beim Stanzgitter ein aus CST STUDIO SUITE exportiertes S-Parametermodell für die Systemsimulation in Saber zum Einsatz kommt. Die Ergebniskurven weichen voneinander ab. Bei der Verwendung des S-Parametermodells klingen die Störemissionen im UKW-Bereich zunächst deutlich stärker ab und nehmen dann wieder zu. Im Vergleich dazu zeigt das einfache Modell mit ohmschen und induktiven Parasiten ab 100 MHz einen stetig fallenden Signalverlauf. Die Unterschiede in den Ergebnissen sind damit zu begründen, dass die elektromagnetischen Verkoppelungen aus der 3D-Geometrie des Stanzgitters bei hohen Frequenzen eine zunehmend wichtige Rolle spielen. Anhand von Verifikationsmessungen wurde die Simulation mit der Berücksichtigung von S-Parametern bestätigt.
An diesem Beispiel zeigt sich der Einfluss einer 3D-Struktur auf die vom Steuergerät erzeugten leitungsgebundenen Störemissionen und die Notwendigkeit, im Rahmen einer EMV-Systemsimulation genaue Komponentenmodelle einzusetzen. Die Schnittstelle zwischen Saber und CST STUDIO SUITE bringt dem Entwickler somit einen wichtigen Mehrwert, weil eine hohe Qualität der Simulationsergebnisse notwendig ist, um verlässliche Schlussfolgerungen und Entscheidungen in der Steuergeräteentwicklung basierend auf der Simulation treffen zu können. Synopsys und CST werden die Schnittstelle weiterhin ausbauen und an die Bedürfnisse der Entwickler anpassen. Die von Synopsys angebotene Studentenversion von Saber unterstützt die Schnittstelle zu CST STUDIO SUITE in vollem Umfang und ist somit für den nicht-kommerziellen Einsatz in der Forschung und Lehre verfügbar.
- Integrierte Systemlösung zur EMV-Simulation in der Steuergeräteentwicklung
- 3D-Feldsimulation und Systemsimulation mit diskreten Komponenten
- Einsatz in der Serienentwicklung
- Simulation zeigt Störspektrum an
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