Simulation leitungsgebundener Störungen in Leistungselektronik

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EMV-Messkammer nur für die Endabnahme

Zum Beispiel ist mit der Simulation leicht erkennbar, dass in dem betrachteten SEPIC-Wandler die Störungen bis circa 10 MHz durch Gegentaktmoden bestimmt sind. Dagegen dominiert bei höheren Frequenzen die Gleichtaktmode, was wiederum impliziert, dass bei den höheren Frequenzen der ganze DC-DC-Wandler zusammen mit der Last als Monopolantenne gegenüber dem Experimentiertisch wirkt und unter Umständen stärker abstrahlt. Dieses wird speziell dann ein wichtiges Thema, wenn Kabelbäume ins Spiel kommen, da die Resonanzfrequenzen der ‚Antenne‘ dann leicht in den Zig-Megahertz-Bereich kommen.

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Die Abstrahlung dieser Anordnung lässt sich in einer Feldsimulation mit ANSYS HFSS bestimmen, in der die Signale aus der Analogsimulation als Anregungen verwendet werden. Des weiteren können Gegenmaßnahmen wie Layoutveränderungen, andere Bestückungen, veränderte Ansteuerungen mit flacheren Schaltflanken oder Filtermassnahmen schnell in der Simulation untersucht und miteinander verglichen werden.

Der ANSYS Simplorer bietet des Weiteren die Möglichkeit, in einer Analogsimulation die Schaltungen zusammen mit Reglern zu simulieren, die die Pulsweite regulieren. Dies ist speziell in der Leistungselektronik sehr nützlich, da auf diese Weise schnell verschiedene Lasten untersucht werden können oder bei Wechselrichtern dies auch ein bestimmender Faktor für die Emissionen ist.

In diesem Teil der Artikelserie wurden die Möglichkeiten der ANSYS Electromagnetics Suite zur Untersuchung von Störsignalen leitungsgebundener Störungen in leistungselektronischen Schaltungen aufgezeigt. Diese Methodik beschränkt sich nicht nur auf die Leistungselektronik und ist auch die Grundlage zur Berechnung von abgestrahlten Emissionen. Im dritten und letzten Teil dieser Artikelserie wird auf die ANSYS Lösungen für die Bewertung von Digitalelektronik mit Hilfe von SIwave eingegangen und auch ein Ausblick auf die Bewertung der Störempfindlichkeit gegenüber Einstrahlung gegeben.

* Christian Römelsberger ist Experte im Bereich der hochfrequenten elektromagnetischen Simulation bei CADFEM.

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