这是一本站在仿真角度,面向电磁兼容辅助设计与整改工程应用的参考书。
电磁兼容性(EMC,即Electromagnetic Compatibility)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰 (Electromagnetic Disturbance)不能超过一定的限值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性 (Electromagnetic Susceptibility,即 EMS )。
一千个人眼里会有一千个汉姆雷特,对电磁兼容问题来说,亦如乱花入眼,各有不同。其涉及的行业众多,学科庞杂,从业者的背景多样,他们对问题的理解有深浅,经验有多少,所以一直以来,解决问题对“专家”的依赖度非常高。仿真是先进的有效手段,然而仿真终归是帮助工程师验证想法和辅助做出判断的工具,并不能替代工程人员直接做出决定,而一旦转向借助仿真手段来辅助解决实际工程问题,对于跨界或初级人员来讲,往往就不知所措,无从下手。
电磁兼容仿真旨在用软件仿真的手段解决实际工程中的问题,但由于实际问题的种类繁多,场景多变,所以一个软件或一条技术路径,往往是不够的,而每一个软件或每一条技术路径,都有其门槛,也就是所谓的学习成本问题。对于工程师来说,不管白猫黑猫,抓到老鼠就是好猫,我们要的是解决问题,而不是为了成为一个仿真软件专家,所以最低成本的入门,把仿真手段用起来,就是最切实际的学习之道。
所以,我们特别需要有一套浅显而完整的仿真逻辑梳理,将电磁兼容仿真涉及到的方方面面,用到的各种工具和流程,用最具体的方式来呈现,说清楚其思路、方法、过程及结果,并能提供实际操作案例甚至是视频教程,帮助使用者快速建立系统化的仿真框架,在工具层面实现落地,结合实际工程问题,先模仿,再创新,最后融会贯通,将最先进的仿真技术应用到我们的工程实践中去。
本书整理的初衷即来源于此,首先对电磁兼容仿真有关的框架技术和相关工具做一个简单的介绍,帮助使用者对后面案例用到的技术和环境有一个基本的了解;然后是根据实际工程的问题划分,分门别类整理了十几个较为详细和具体的案例,覆盖到机箱、线缆、PCB、电源、驱动系统、射频天线、整机、环境等多个层级方面,内容涉及到问题的需求描述、仿真方法和工具、仿真流程、结果分析等多个部分。
本书所包含的案例,相互之间基本独立,覆盖范围差异明显,使用者可根据自己的问题类型选择单独参考和使用,也可以作为系统性研究电磁兼容仿真的框架材料来参考。案例配套了可复现的工程文件以及部分视频教程,帮助大家更方便的将学到的技术和方法落地,帮助消化和吸收。
本书的适用对象主要为科研院所,高科技行业,新能源行业,工程机械行业,消费电子行业等涉及到电磁兼容工程仿真问题的相关从业人员,也可作为高校电子类专业的广大师生的仿真应用参考材料。
由于本书的目标是通过案例的方式介绍方法和思路,对软件和底层技术的介绍无法深入,其使用基于使用者对相关软件和技术已经有基本了解的前提进行。如需要了解更多软件使用方面的支持材料,建议联系相关厂商的技术人员。
章 | 节 | 目 |
1.电磁兼容基础与仿真 | 1.电磁兼容基础 | 1.何为电磁兼容? |
2.电磁兼容三要素 | ||
3.电磁兼容标准 | ||
4.电磁兼容测试 | ||
2.电磁兼容仿真 | 1.什么是电磁兼容仿真 | |
2.电磁兼容仿真技术的挑战 | ||
3.电磁兼容仿真软件的分类 | ||
4.电磁兼容仿真的应用价值 | ||
5.电磁兼容仿真的精度问题 | ||
3.Ansys电磁兼容仿真 | 1.Ansys电磁兼容仿真方案简介 | |
2.Ansys电磁兼容仿真系列工具简介 | ||
3.仿真流程自动化 | ||
2.部件级电磁兼容 | 1.机壳 | 1.机箱屏蔽性能分析 |
2.机箱谐振模态分析 | ||
2.封装PCB | 1.PCB电磁辐射仿真应用案例 | |
2.PCB电磁辐射敏感度仿真-RS | ||
3.PCB电路系统内部电磁干扰仿真(功率回路/信号回路耦合噪声) | ||
4.PCB电路系统ESD静电放电仿真 | ||
5.射频电路系统的RFI仿真 | ||
3.线缆 | 1.线缆寄生参数仿真 | |
2.线缆屏蔽性能分析 | ||
3.线缆布局串扰分析 | ||
4.线缆系统抗辐射噪声干扰仿真 | ||
3.系统级电磁兼容 | 1.整机 | 1.PCB到机箱系统级EMI仿真 |
2.整机系统辐射受扰敏感度仿真RS | ||
3.整机系统EFT电快速脉冲干扰 | ||
4.整机系统ESD防护仿真 | ||
5.载体平台天线布局 | ||
6.多射频系统RFI干扰仿真 | ||
7.整车线缆辐射发射RE仿真 | ||
8.人体电磁暴露SAR仿真 | ||
2.电磁环境 | 1.整机系统强电磁脉冲EMP干扰仿真 | |
2.通信系统的雷击效应仿真 | ||
4.低频系统电磁兼容 | 1.开关电源 | 1.功率电感漏磁与耦合近场噪声 |
2.共模电感寄生电容与EMI滤波器 | ||
3.磁屏蔽设计与仿真 | ||
4.开关电源系统CE传导发射仿真流程(开关电源系统辐射发射仿真) | ||
2.电驱系统 | 1.功率模块寄生参数提取仿真 | |
2.功率半导体特征化建模仿真 | ||
3.三相逆变器传到EMC仿真应用 | ||
3.电力装备 | 1.电弧放电 |
本书涉及子学科和行业众多,虽然从编者角度,已经尽最大努力,兼顾专业价值和行业价值,但由于眼界和经验所限,所列内容及方法流程,不足之处在所难免,恳切希望得到广大读者的积极反馈和建设性意见,帮助我们做到更好。