2024年新年伊始,筆者接到了一個看起來很簡單,但其實也很簡單的模擬任務-為馬達控制器MCU設計一個濾波電路並模擬。
一、傳導噪音分析
很顯然,在沒有任何濾波的前提下,模型的CE模擬結果已經超過XX標準的限制線,如下圖所示。
![](https://i0.wp.com/model-key.com/wp-content/uploads/2024/07/image-22.png?resize=865%2C427&ssl=1)
因此,在0.53M-1.8M頻段,濾波電路的插損設計指標為-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,才能滿足標準要求)。
二、濾波電路設計
根據MCU電路及模擬結果分析可知,此傳導雜訊以共模雜訊為主。在這個案例中,筆者使用常見的LC濾波或π型濾波電路拓樸。如下圖所示
![](https://i0.wp.com/model-key.com/wp-content/uploads/2024/07/image-23.png?resize=684%2C321&ssl=1)
根據上述電路及濾波器的空間佈局來建立濾波器的3D結構模型及電路模型,如下圖所示。
![](https://i0.wp.com/model-key.com/wp-content/uploads/2024/07/image-24.png?resize=865%2C272&ssl=1)
三、濾波電路模擬
如果現在就把設計好的濾波電路3D模型與MCU 3D模型聯合起來,做完整的CE模擬,那麼很可能在經歷漫長的等待後,並不能得到理想的CE模擬結果。這種坑,筆者一定是掉過的。以下就跟大家分享筆者從坑裡爬出來以後的經驗總結。
方法一:等效濾波電路模擬
電路模擬能夠比較快速地得到模擬結果,進而能夠快速地進行濾波電路的設計。此案例的等效濾波電路模擬模型如下圖所示。
![](https://i0.wp.com/model-key.com/wp-content/uploads/2024/07/image-25.png?resize=890%2C350&ssl=1)
結論:分別模擬有無濾波兩種電路。模擬結果比較可知,增加濾波器以後,高於2M的頻段,雜訊衰減較大,但在1.5M之前,雜訊沒有降低,反而在0.8M附近產生了較大的諧振。如下圖所示。
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方法二:基於場路協同的濾波器模擬
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結論:分別模擬有無濾波兩種模型,模擬結果與電路模擬結果大致一致,包括低頻的諧振,如下圖所示。
![](https://i0.wp.com/model-key.com/wp-content/uploads/2024/07/image-29.png?resize=865%2C294&ssl=1)
四、濾波電路最佳化
很明顯,筆者的濾波電路設計並沒有一次成功,該濾波器在低頻段(<2M )基本上沒有濾波效果,而且產生了諧振。因此筆者對濾波電路參數進行了最佳化及調整,最終獲得了較為理想的模擬結果,如下圖所示。
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![](https://i0.wp.com/model-key.com/wp-content/uploads/2024/07/image-31.png?resize=865%2C389&ssl=1)
原文轉載來自: 周明 – CST电动车EMC仿真(四)——电机控制器MCU滤波仿真
系列文章:
CST電動車EMC模擬(一)——馬達的3D建模
CST電動車EMC模擬(二)——馬達控制器MCU的EMC模擬
CST電動車EMC模擬(三)——初探軸電壓
CST電動車EMC模擬(四)——馬達控制器MCU濾波模擬
CST電動車EMC模擬(五)——解鎖GB/T18387車輛整體RE模擬的密碼(上)
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