CST共模電感仿真實(shí)例(5)-飽和與阻抗

CST共模電感仿真系列伴著2023的春風(fēng)而來，從草長(zhǎng)鶯飛到萬紫千紅，為大家?guī)砹嗽敿?xì)的共模電感仿真方法。相信在這美好的春光里，每一個(gè)溫暖的微笑都不會(huì)被辜負(fù)，每一朵平凡的小花都是自己的春天。

在前面幾期中，與大家分享了電感的低頻飽和的仿真方法，也分享了電感的高頻阻抗仿真方法。本期將分享Ms solver與F solver 耦合仿真，即在F solver仿真開始之前，對(duì)鐵氧體材料進(jìn)行Ms solver非線性仿真，得到不同工作電流下的磁場(chǎng)分布。從而能夠仿真出不同的偏置電流引起的共模電感差共模感量及阻抗的變化情況。

基于Biased ferrite-EM coupling的仿真流程

Step1：本案例采用仿真實(shí)例128：CST共模電感仿真之低頻飽和篇——桃花依舊笑春風(fēng) 中的仿真工程，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建Ms-F耦合的仿真流程。在創(chuàng)建耦合流程之前，將Coil激勵(lì)的幅度設(shè)置為參數(shù)，如dc_current，同時(shí)提前設(shè)置好磁芯的非線性材料屬性。

Step2：選擇點(diǎn)擊Simulation Project-- Biased ferrite-EM coupling創(chuàng)建仿真流程，按照CST界面的指引就可以創(chuàng)建好兩個(gè)子工程，一個(gè)M-Static子工程，一個(gè)EM子工程。如下圖所示，在母工程的schematic界面下的Task文件夾中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)Coupled M Static-EM1的task及其兩個(gè)子工程M-Static1和EM1。

Step3：M-Static子工程的設(shè)置與母工程保持一致，具體設(shè)置參考仿真實(shí)例128：CST共模電感仿真之低頻飽和篇——桃花依舊笑春風(fēng) 。dc_current為Coil激勵(lì)的幅值。如下圖所示：

Step4：EM子工程的設(shè)置參考仿真實(shí)例129：CST共模電感仿真之高頻阻抗篇——長(zhǎng)恨春歸無覓處。修改磁芯材料，如下圖所示。EM子工程中的具體細(xì)節(jié)設(shè)置，請(qǐng)參考CST 2023 component libraries中的案例。

Step5：在母工程中運(yùn)行Coupled M Static-EM1 (Update)

Step6：完成Coupled M Static-EM1仿真后，可以Update EM1子工程中的schematic中的S-para task，即可得到共模電感差共模阻抗的結(jié)果。

Step7：如果需要計(jì)算感量，可以EM1子工程中的schematic中添加post-processing task。如下圖所示：

【仿真結(jié)果】

1. 電流為10A/50A/100A三種情況下，相對(duì)磁導(dǎo)率分布圖 (Rel. Permeability density)。

2. 電流為10A/50A/100A三種情況下，差共模阻抗仿真結(jié)果。從下面結(jié)果可以清晰地看到，當(dāng)工作電流過大時(shí)，共模電感的共模阻抗會(huì)明顯下降。相反地，共模電感的差模分量與磁芯飽和基本不相關(guān)。

3. 電流為10A/50A/100A三種情況下，差共模感量仿真結(jié)果。從下面結(jié)果可以看到，當(dāng)工作電流過大時(shí)，共模電感的共模感量會(huì)明顯下降，而差模分量基本不受影響。

以上和大家分享了不同偏置電流條件下，共模電感阻抗的仿真。該仿真細(xì)節(jié)較多，在這里可能沒有一一呈現(xiàn)，建議感興趣的朋友參考CST 2023 component libraries中的案例。