如何利用仿真軟件應用應對電磁兼容（EMC）難題

發布時間：

2021-12-08

電磁兼容性（EMC）是電子設備的重要指標之一。根據法律規定，產品必須符合相關的EMC標準才能進行銷售。一個成功的產品必須在EMC和具有競爭力的設計要求（如尺寸，成本和性能）之間取得平衡，這給工程師帶來了極大的挑戰。越早發現潛在的EMC問題，其對設計過程的影響就越小。在早期階段納入符合EMC標準的設計，可避免后期更為昂貴的開發迭代。使用CST工作室套裝（CST Studio Suite），基于最初的CAD模型進行EMC仿真，從而可以在項目研發初期提前發現并解決潛在的EMC問題。

　　電磁兼容性(EMC)是電子設備的重要指標之一。根據法律規定，產品必須符合相關的EMC標準才能進行銷售。一個成功的產品必須在EMC和具有競爭力的設計要求(如尺寸，成本和性能)之間取得平衡，這給工程師帶來了極大的挑戰。越早發現潛在的EMC問題，其對設計過程的影響就越小。在早期階段納入符合EMC標準的設計，可避免后期更為昂貴的開發迭代。使用CST工作室套裝(CST Studio Suite)，基于最初的CAD模型進行EMC仿真，從而可以在項目研發初期提前發現并解決潛在的EMC問題。

　　成立于1962年的富士施樂立足自身開發、制造并全球行銷世界一流辦公多功能設備、打印機和印刷機，提供支持性解決方案與服務。多功能打印機中含有大量電子組件，為確保其通用性，這些組件往往采用模塊化裝配。因此這些組件可能彼此干擾，造成電磁兼容性(EMC)問題;此外，靜電放電(ESD)也會影響單個組件的性能。為了盡早發現潛在的EMC問題，避免開發迭代，富士施樂決定使用達索系統的仿真軟件CST Studio Suite開展電磁仿真。

　　面向大型超復雜模型有效開展

　　在打印機的原型開發工作中，富士施樂發現在用戶界面(UI)單元存在EMC問題。經過測試發現改變UI單元與框架間的觸點數量能改善EMC性能，而耦合路徑往往不清楚。為有效仿真這一問題，富士施樂需要能夠同時仿真PCB和打印機框架，而二者在尺寸上的差異導致這項工作面臨挑戰。

　　達索系統的仿真軟件CST Studio Suite可將PCB以3D模型的形式導入并集成至由CAD軟件導入的金屬框架模型。在CST Studio Suite的高性能計算功能(HPC)的支持下，通過多節點分布式計算(DC)，以及GPU加速，整個模型仿真可在一個工作日完成。仿真揭示了設備內部的電流情況，從而找到了改變觸點提高性能的原因。將仿真得到的EMI頻譜與實物測量對比，發現二者吻合度良好(下圖)。工程人員隨即基于該仿真結果來改進設備的設計，采用了相應的對策，避免后續的產品發生類似問題。