OPPO手機(jī)電源適配器EMC仿真案例
作者 | Zhou Ming
隨著手機(jī)性能的不斷提升，人們對(duì)手機(jī)快充的需求也與日俱增。OPPO是國(guó)內(nèi)最早搭載快速充電技術(shù)的手機(jī)品牌之一，從“充電五分鐘通話兩小時(shí)”到十分鐘內(nèi)完全充滿一臺(tái)手機(jī)，OPPO 一步一個(gè)腳印地在快充的發(fā)展路上獲得傲人成果。隨著電源功率的不斷增加，產(chǎn)品的EMC問題日益嚴(yán)峻，EMC工程師需要花費(fèi)大量的時(shí)間做和定位和整改。借助達(dá)索SIMULIA CST在EMC領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，OPPO提升了電源EMC前端設(shè)計(jì)能力，仿真結(jié)果準(zhǔn)確度高，實(shí)現(xiàn)了電源EMC設(shè)計(jì)能力的突破。
產(chǎn)品硬件介紹
反激式開關(guān)電源具有電路簡(jiǎn)單、體積小、成本低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此在手機(jī)、家電等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。下圖是一個(gè)反激電源的硬件電路圖。
注：該圖片來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)。
CST微波工作室可以根據(jù)真實(shí)的測(cè)試場(chǎng)景，構(gòu)建完整的3D模型，包括測(cè)試環(huán)境、PCB、變壓器、共模電感、差模電感、cable、LISN等。
CE 3D測(cè)試場(chǎng)景建模
主要的3D功率器件模型
變壓器3D模型
差模電感阻抗曲線 仿真vs 測(cè)試
共模電感阻抗曲線 仿真vs 測(cè)試
CST系統(tǒng)級(jí)場(chǎng)路協(xié)同建模
在確保關(guān)鍵器件模型準(zhǔn)確的前提下，我們進(jìn)入到系統(tǒng)級(jí)場(chǎng)路協(xié)同仿真。CST的場(chǎng)路協(xié)同仿真是實(shí)現(xiàn)EMC仿真的最大優(yōu)勢(shì)之一。
仿真測(cè)試結(jié)果比對(duì)
仿真完成后我們將仿真和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。首先是MOS管的Vds和Vgs波形，一致性非常好。
Vds波形 測(cè)試（左）vs仿真（右）
Vgs波形 測(cè)試（左）vs仿真（右）
接下來(lái)我們看CE和RE的結(jié)果。不論是150K-30M頻段的CE仿測(cè)結(jié)果對(duì)比，還是30-300M頻段的RE仿測(cè)對(duì)比，可以看出仿真的精度非常好。
CE測(cè)試結(jié)果
CE仿真結(jié)果
RE測(cè)試結(jié)果
RE仿真結(jié)果
【仿真后記】
電源類產(chǎn)品的EMC仿真的難度非常高，主要原因是復(fù)雜器件多、建模難度大、耦合路徑多，同時(shí)對(duì)軟件的計(jì)算精度和工程師的建模能力有很高的要求。這次手機(jī)電源的CE、RE仿真，可以說(shuō)是CST的牛刀小試，我在仿真過(guò)程中也遇到了不少困難，但最終依托CST強(qiáng)大的功能，以及達(dá)索CST電磁團(tuán)隊(duì)的同事的支持，都一一克服。從開始建模到最終拿到結(jié)果，總共花費(fèi)兩周時(shí)間。如果需要更準(zhǔn)確的結(jié)果，模型還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。
