對(duì)于EMI問(wèn)題，傳統(tǒng)的解決方法是基于實(shí)際的評(píng)估板進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化（如圖1左圖所示），但這種手段往往有很多局限，而且往往會(huì)帶來(lái)很多的時(shí)間成本和不確定性。如果可以事先對(duì)EMI進(jìn)行建模和仿真，就有助于評(píng)估各個(gè)因素對(duì)于EMI的影響，從而提高整改效率，甚至可以預(yù)先對(duì)EMI進(jìn)行設(shè)計(jì)（如圖1右圖所示）。在本次的分享中，對(duì)于傳導(dǎo)和輻射EMI，我們分別介紹了主要影響EMI的因素，以及如何通過(guò)電路仿真來(lái)得到EMI頻譜。

一、EMI電路仿真模型

在EMI仿真中，我們實(shí)際需要得到的，是在EMI接收機(jī)上面的結(jié)果。對(duì)于傳導(dǎo)EMI來(lái)說(shuō)，這個(gè)結(jié)果是LISN上的電壓，對(duì)于輻射EMI來(lái)說(shuō)，這個(gè)結(jié)果則是測(cè)試天線測(cè)到的電場(chǎng)強(qiáng)度。因此，要使得仿真模型與EMI測(cè)試結(jié)果吻合，首先要在仿真中模擬出測(cè)試中的真實(shí)情況。

在之前的分享中（非隔離型變換器電磁干擾(EMI)的分析與建模方法），我們介紹了EMI模型如何推導(dǎo)，以及模型中各個(gè)元件的高頻阻抗如何得到。在圖2中，我們直接以一個(gè)buck電路為例，給出使用替代定理之后得到的EMI模型。

在仿真中，我們主要需要得到的是以下參數(shù)（如圖2所示）：

• 傳導(dǎo)EMI：電源線和地線LISN上的電壓VP, VN。

• 高頻（30MHz以上）輻射EMI：變換器的等效共模電壓VCM。

• 低頻（30MHz以內(nèi)）輻射EMI：變換器的等效共模電壓VCM以及電感上的壓降VL。

因此，可以看出，只要有噪聲源IS1, VS2的值，我們即可通過(guò)時(shí)域仿真得到Vp,Vn,VCM,VL等參數(shù)，再經(jīng)過(guò)后續(xù)處理，就能得到想要的結(jié)果了。多數(shù)的電路仿真軟件都可以實(shí)現(xiàn)這一目的。需要注意的是，在傳導(dǎo)測(cè)試和輻射測(cè)試中，由于測(cè)試布置不同，仿真中的一些雜散參數(shù)（如ZP, ZOUT等）也是不同的，需要分別進(jìn)行提取。

在實(shí)際仿真中，我們一般有兩種方式得到IS1, VS2的值。一是在測(cè)量中直接測(cè)出SW電壓和開(kāi)關(guān)管電流，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入仿真軟件進(jìn)行仿真；二是將開(kāi)關(guān)管的模型也加入仿真，在仿真中直接得到結(jié)果。目前，前者的應(yīng)用較為普遍。后者往往需要芯片的EMI模型，因此也需要芯片供應(yīng)商的支持。無(wú)論用哪種方法，為了提高數(shù)據(jù)處理的分辨率，都需要有足夠長(zhǎng)的仿真時(shí)長(zhǎng)。如果需要仿真出抖頻對(duì)于EMI結(jié)果的影響，需要至少仿真一到兩個(gè)抖頻周期。

二、傳導(dǎo)EMI的仿真處理

根據(jù)電路仿真的結(jié)果，我們可以得到VP和VN。但是，EMI的最終結(jié)果是在頻域上體現(xiàn)的，因此，我們需要將時(shí)域波形轉(zhuǎn)為頻域波形。另外，如果需要共模噪聲和差模噪聲，在仿真后可以根據(jù)等式(1)、(2)對(duì)VP和VN進(jìn)行后續(xù)處理，得到VCM（共模電壓）和VDM（差模電壓）。另外，也可以通過(guò)交流分析來(lái)得到噪聲源和噪聲之間對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)。

圖3展示了仿真所需要的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。

如果仿真軟件自帶EMI接收機(jī)或者頻譜儀，我們可以根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)設(shè)置它的參數(shù)（如RBW, QP/AV detector等）。否則，我們可以對(duì)時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[1]，來(lái)得到和EMI接收機(jī)相似的結(jié)果。圖4為一個(gè)非隔離變換器的傳導(dǎo)仿真和實(shí)際測(cè)試的結(jié)果對(duì)比示例。在準(zhǔn)確提取EMI元件和PCB阻抗的前提下，EMI仿真可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)一個(gè)變換器的傳導(dǎo)EMI結(jié)果。

三、高頻（30MHz以上）輻射EMI的仿真手段

高頻輻射EMI中，測(cè)試板的輸入、輸出線纜形成了一個(gè)雙極天線，它產(chǎn)生的輻射占主導(dǎo)地位。圖2中的VCM即為雙極天線的激勵(lì)源。如(3)所示，如果我們知道雙極天線的激勵(lì)到接收天線的傳遞函數(shù)GCable，我們就知道了EMI接收機(jī)上能夠測(cè)到的電壓信號(hào)VRE。它的頻譜即為輻射EMI的結(jié)果。

公式（3）中的VCM的頻譜可以通過(guò)電路仿真得到。而GCable可以通過(guò)測(cè)試得到。在EMI測(cè)試中，線束長(zhǎng)度往往是確定的，我們可以根據(jù)EMI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的線束長(zhǎng)度和擺放方式，在輸入和輸出線之間加一個(gè)單位激勵(lì)，根據(jù)EMI接收機(jī)得到的頻譜來(lái)得到GCable。由此，最后的EMI結(jié)果就可以得到了。圖5為高頻輻射EMI電路仿真需要的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。

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