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cst仿真原理:cst软件电磁兼容性仿真-和记娱乐怡情博娱188

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-03-29 | 160 次浏览 | 分享到:

众所周知,达索系统的cst软件对于电磁兼容性仿真有着很好的精度和准确度。那么cst软件除了电磁兼容性仿真,sipi仿真还能做哪些事呢?

 

都说技多不压身,今天小编来介绍下使用cst软件进行双脉冲3d电路仿真,对于功率开关器件双脉冲试验是一个不得不做的测试试验。对于功率回路来说杂散电感越小越好,过大的杂散电感会导致vds的电压尖峰过大,从而危害mos管,所以pcb layout完成后可以使用cst软件仿真优化杂散电感

 

为了评估功率器件的动态参数,通常采取的测量方法是双脉冲测试。那什么是双脉冲测试呢?顾名思义,是通过两个脉冲,去控制器件的开关开关,然后测试在开关过程中的一些参数指标。


双脉冲的意义

考量开关管在实际电路中的实际表现,评估开关管固有参数是否满足设计需求,如反向恢复电流,电压关断尖峰,开通关断时间。

 

双脉冲的目的

1)对比不同的开关管的参数,测量各项动态参数

2)评估功率mos驱动电阻的阻值是否合适

3)功率mos开关信号是否有不正常的震荡,电压尖峰是否超过耐压裕值

4)计算回路杂散电感

5)评估二极管的反向恢复行为和安全裕量

 

双脉冲的测试原理

双脉冲测试通常以半桥形式测试,所谓双脉冲就是上管持续关断,下管驱动信号给定两个脉冲从而测试下管的开关特性。如上图所示,上管两端并接一个电感,这里主要测试的就是下管的特性以及上管的反向二极管特性。

 

双脉冲测试的电路如图


cst软件 

双脉冲测试的波形如下图

cst软件 

 

(1)如图3在t0时刻,门极放出第一个脉冲,开关管饱和导通,电感电流线性上升,电流公式如下,t1时刻电流值最大,由时间t1决定电流大小。第一阶段如图所示

 

cst软件 

 

2)如图4在t1时刻,被测开关管关断,电感电流由上管二极管续流,电流波形如虚线所示,此电流一般不容易检测。第二阶段如图所示


cst软件 

 

(2)如图5在t2时刻,第二个脉冲的上升沿到达,被测开关管再次导通,续流二极管进入反向恢复,反向恢复电流会穿过开关管,在电流探头上能捕捉到这个电流。第三阶段如图所示

 

cst软件 

 

(3)如图6在t3时刻,开关管关断,此时电流较大由于母线杂散电感的存在,电压会出现尖峰,第四个阶段如图所示

 

cst软件 

 

根据上面的分析,我们可以通过双脉冲测试测得二极管的反向恢复时间,开关管的上升时间和下降时间等等。还能测得杂散电感两端的电压,通过下面公式计算出回路中的杂散电感。从而去优化电路回路中的杂散电感。

 

cst软件 

 

us杂散电感两端的电压

ls杂散电感感值

di/dt母线电流的变化率


双脉冲测试的仿真

言归正传,现在我们来看看双脉冲测试如何仿真。

第一步:在cst软件里面建立一个空心电感,最好跟实际模型一样,感值在3uh左右,如图


cst软件 

仿真得到感值如图

cst软件 

 

第二步:cst软件里面3d建模,把pcb导入,将上面的电感模型加在上管mos的两端,如图

 

 

 

第三步建立ds电路模型,上管mos驱动信号置低,下管mos给一个90khz的双脉冲驱动信号

 

 

 

我们先看一下实测双脉冲波形,黄色通道为母线电流的波形

 

通过测试我们看第一个斜坡,最大电流158a,di等于158a,时间间隔11.5us左右,dt等于11.5us,绿色信号vds下降沿的一个豁口电压us可以直接读出来20v左右,这个就是杂散电感两端的电压,计算得到杂散电感为1.5uh

 

 

再来看一下仿真的双脉冲波形图

 

cst软件 

cst软件 

dt = 11.77us di=154a  us = 21v 

最后得出杂散电感为1.6uh

 

总结

1)通过仿真和实测波形和数据对比,结果还是比较准确

2)通过双脉冲仿真可以准确评估开关管的性能,参数,设计需求。

3)在pcb gerber发给板厂之前我们可以通过仿真去优化pcb的寄生参数,从而达到高效,低成本,低风险的进行产品设计。

 

(内容、图片来源:cst软件电磁兼容性仿真,侵删)

 

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