CST電動汽車EMC仿真（四）- 電機控制器MCU濾波仿真
2024新年伊始，筆者接到了一個看起來很簡單，實則也很簡單的仿真任務——為電機控制器MCU設計一個濾波電路并仿真。
一、傳導噪聲分析
很顯然，在沒有任何濾波的前提下，該模型的CE仿真結果已經超過XX標準的限制線，如下圖所示。
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電路及仿真結果分析可知，該傳導噪聲以共模噪聲為主。在該案例中，筆者使用常見的LC濾波或π型濾波電路拓撲。如下圖所示
注：該圖片來自于網絡
根據以上電路及濾波器的空間布局來創建濾波器的3D結構模型及電路模型，如下圖所示。
濾波電路3D模型
三、濾波電路仿真
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仿真，那么很可能在經歷漫長的等待后，并不能獲得理想的CE仿真結果。這種坑，筆者肯定是掉過的。下面就和大家分享一下筆者從坑里爬出來以后的經驗總結。
方法一：等效濾波電路仿真
電路仿真能夠比較快速地得到仿真結果，進而能夠快速地進行濾波電路的設計。該案例的等效濾波電路仿真模型如下圖所示。
結論：分別仿真有無濾波兩種電路。仿真結果對比可知，增加濾波器以后，高于2M的頻段，噪聲衰減較大，但在1.5M之前，噪聲沒有降低，反而在0.8M附近產生了較大的諧振。如下圖所示。
方法二：基于場路協同的濾波器仿真
包含濾波電路的三維模型
電路模型
結論：分別仿真有無濾波兩種模型，仿真結果與電路仿真結果基本一致，包括低頻的諧振，如下圖所示。
四、濾波電路優化
很明顯，筆者的濾波電路設計并沒有一次成功，該濾波器在低頻段（<2M）基本沒有濾波效果，而且產生了諧振。因此筆者對濾波電路參數進行了優化及調整，最終獲得了比較理想的仿真結果，如下圖。
基于場路協同的濾波電路仿真結果對比
最后將濾波電路與電機控制電路相結合，得到最終的傳導發射仿真結果，如下圖所示。
基于場路協同的傳導發射仿真結果
