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复习-场路协同

在学习了使用SIwave进行SI/PI分析后，我们接下来要考虑的就是EMC分析(电磁兼容分析)，本篇不会介绍过多电磁兼容的基础知识，既然读者可以看到这里，说明已经有所了解。本篇主要介绍ANSYS中SIwave和Circuit两个模块的 “场路协同” ，我在SIwave第三部分-什么是场路协同？这个小结有所介绍，这里我们再一次快速回顾:

所谓的场路协同，场是指电磁场，可以使用电磁场仿真模块(SIwave/HFSS)进行板级和封装级的电磁场求解，提取它们的相关参数信息，将这些电路很难获取的参数信息喂入电路仿真模块(Circuit/Simporer)中，再进行电路仿真，所得到的电路仿真结果就会更加可靠，同时，电路仿真的数据反馈到电磁场仿真模块，又可以进一步获得空间上电磁场的分布仿真信息。

通过场路协同，开关电源 的EMC设计解决方案就可以为：拿到PCB板，进行SIwave仿真，获取SXY参数，在Circuit中导入SXY数据，搭建电路，电路模型包含一个 CISPR16 的 LISN 以获取电力变换器的传导发射数据。通过时域(瞬态)仿真获取输出电压和电流。时域结果会自动转换为频域，以显示电路的共模插入损耗和差模插入损耗图。通过与设备允许的限制进行比较，推出滤波器结构和采用元件，从而获得合规性。

简单的EMI规则检查

在开始进行场路协同前，SIwave模块提供了一个快速检查PCB板是否违反EMI规则的仿真，它可以为我们快速查出，哪些板件元件会因为违反EMI规则从而变成电磁敏感源。

在开始仿真前，我们都有一个流程要做，我们这里不再赘述，读者可以戳链接学习：SIwave第四部分-SIwave的模型建立与导入.

在完成SIwave的模型建立与导入后，我们打开 “EMI Scanner”

在EMI扫描仿真栏里，有规则栏(RULES)和标签栏(TAGS)，我们主要看规则栏

规则栏中，Load Rules给了我们相关的扫描频率选择，我们可以按需选择。Rules当中，提供了许多需要配置的规则，我们可以默认，也可以按照规范进行修改。

在标签栏中，我们需要选择需要仿真的网络，选择完成，直接选择Launch即可。

仿真结束后，我们可以在Result栏中找到仿真结果，下图就是一个仿真例子中部分元件需要整改的仿真结果图.

开关电源的场路协同分析

仿真前的注意事项

在进行开关电源电磁场仿真前，我们依旧是需要进行模型的建立与导入的，读者可以跟着SIwave第四部分 SIwave的模型建立与导入去一步步完成。

配置端口需要格外的注意，因为这些端口都将会在电路仿真时使用，因此我们会优先考虑选择 控制芯片，将控制芯片的正极组作为仿真引脚，GND组作为参考引脚。

这样，SIwave就会为我们自动创建若干端口，不过我们还需要检查一点，我们在SIwave第五部分-基于网络创建端口小结中，提到:

当然还需要注意Port Options当中的”Ref. Impedance”选项，如果端口只是单线(和其他端口没有关系)，需要选择50Ω；如果是差分对、USB，则其相对阻抗需要选择为100Ω或90Ω(创建的两条端口是有关系的)

所谓相对阻抗即，相对与Ref.Net而言的阻抗。

这里，额外需要补充: “对于电源和电源接地系统，请使用较低的阻抗，例如0.1欧姆。” 

我们可以在”Circuit Element Parameters Edit Tools”中查看和配置

我们将参考阻抗配置为0.1欧姆即可：

S 参数提取

万事俱备，接下来就是进行提取S参数，这部分其实在SIwave第五部分 SYZ参数提取就介绍过，这里，我们将SYZ参数提取仿真配置，分为两部分:

  1. 0~1Hz 线性分析
  2. 1Hz~1GHz 十倍频

Circuit模块导入S参数

仿真结束后，我们来到Circuit模块界面，选择 最右边栏 ，导入模型，选择SIwave模型。

来到我们仿真后所保存到的位置，选择后缀为siw的文件，导入完成，就会得到下图红色的系统端口模型。

因为选择的参考GND为就近GND，所以我们需要显示所有参考GND引脚，这样便于我们进行仿真。

Circuit仿真

对于Circuit模块，和我们经常接触的电路仿真软件换汤不换药，在此不再赘述Circuit软件如何操作，接下来介绍的是Circuit模块的库中，我们可以直接使用不同规范的LISN，不需要我们再搭建了。

需要接入的电阻电容电感、PWM波发生器，都可以使用Circuit库当中的

接下来，我们就可以进行瞬态分析了：

仿真结束后，因为我们放置了规范LISN，我们可以在Result栏中查看到其传导辐射(插入损耗)情况:

有了插入损耗和允许限值的图谱，我们就可以通过计算来得到EMI滤波器的元件参数参考，仿真的输入的数据越接近现实，参考价值就越高。

除此之外，我们还可以将分析的参数在反馈给SIwave，然后获得近场/远场的辐射图。通过将 SIwave 的近场解算结果集成到 HFSS 中，我们还可以评估外壳或防护罩对印刷电路板 (PCB) 辐射的影响。

对于获取SIwave的近场/远场辐射图，请看SIwave第八部分 SIwave之EMC分析(II)

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