CST电动车EMC仿真——电机控制器MCU滤波仿真

2024新年伊始，笔者接到了一个看起来很简单，实则也很简单的仿真任务——为电机控制器MCU设计一个滤波电路并仿真。

一、传导噪声分析

很显然，在没有任何滤波的前提下，该模型的CE仿真结果已经超过XX标准的限制线，如下图所示。

因此，在0.53M-1.8M频段，滤波电路的插损设计指标为-25dB (从上图可知，PK值需要降低10dB以上，而AV 值需要降低25dB以上，才能满足标准要求)。

二、滤波电路设计

根据MCU电路及仿真结果分析可知，该传导噪声以共模噪声为主。在该案例中，笔者使用常见的LC滤波或π型滤波电路拓扑。如下图所示

注：该图片来自于网络

根据以上电路及滤波器的空间布局来创建滤波器的3D结构模型及电路模型，如下图所示。

滤波电路3D模型

三、滤波电路仿真

如果现在就把设计好的滤波电路3D模型与MCU 3D模型联合起来，做完整的CE仿真，那么很可能在经历漫长的等待后，并不能获得理想的CE仿真结果。这种坑，笔者肯定是掉过的。下面就和大家分享一下笔者从坑里爬出来以后的经验总结。

方法一：等效滤波电路仿真

电路仿真能够比较快速地得到仿真结果，进而能够快速地进行滤波电路的设计。该案例的等效滤波电路仿真模型如下图所示。

结论：分别仿真有无滤波两种电路。仿真结果对比可知，增加滤波器以后，高于2M的频段，噪声衰减较大，但在1.5M之前，噪声没有降低，反而在0.8M附近产生了较大的谐振。如下图所示。

方法二：基于场路协同的滤波器仿真

包含滤波电路的三维模型

电路模型

结论：分别仿真有无滤波两种模型，仿真结果与电路仿真结果基本一致，包括低频的谐振，如下图所示。

四、滤波电路优化

很明显，笔者的滤波电路设计并没有一次成功，该滤波器在低频段（<2M）基本没有滤波效果，而且产生了谐振。因此笔者对滤波电路参数进行了优化及调整，最终获得了比较理想的仿真结果，如下图。

基于场路协同的滤波电路仿真结果对比

最后将滤波电路与电机控制电路相结合，得到最终的传导发射仿真结果，如下图所示。

基于场路协同的传导发射仿真结果

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