Integración de receptores de prueba EMI con herramientas de simulación: optimización del diseño de productos

Introducción:
El término "compatibilidad electromagnética" (o "EMC") se refiere a la capacidad de los equipos eléctricos para funcionar sin causar interferencia entre sí o con otros sistemas. Al evaluar la Compatibilidad electromagnética (EMC) de un dispositivo, los receptores de prueba EMI son importantes.

Pruebas físicas con Prueba de EMI receptores es estándar, pero puede llevar mucho tiempo y ser costoso. La combinación de receptores de prueba EMI y herramientas de modelado ha surgido como una potente respuesta a estos problemas. Este artículo discutirá cómo la combinación de receptores de prueba EMI con herramientas de simulación puede mejorar la compatibilidad electromagnética y cómo hacerlo.

La necesidad de simulación en el diseño de EMI:
Los diseños de productos pueden analizarse y optimizarse virtualmente con el uso de herramientas de simulación antes de ser probados y prototipos físicos. Las simulaciones ayudan a los ingenieros a anticipar y abordar posibles dificultades de EMI al principio del proceso de diseño mediante la simulación correcta de eventos e interacciones electromagnéticos. El uso de herramientas de simulación junto con los receptores de prueba EMI ofrece una serie de ventajas:
1. Evaluación temprana del diseño: mediante el uso de herramientas de simulación, los ingenieros pueden realizar un análisis temprano del rendimiento de la compatibilidad electromagnética (EMC) de un producto. Esto ayuda en el descubrimiento temprano de problemas de interferencia electromagnética (EMI) y la integración de cambios de diseño. Debido a esta evaluación temprana, se reducirá la cantidad de ajustes de diseño necesarios que consumen mucho tiempo y recursos.
Optimización del diseño: mediante el uso de herramientas de simulación, es posible comprender mejor el efecto que tienen varias opciones de diseño en las características de EMC de un producto. Experimentar con ubicaciones alternativas de componentes, técnicas de puesta a tierra y configuraciones de blindaje son algunas de las cosas que los ingenieros pueden hacer para mejorar el rendimiento de EMC y disminuir los peligros de EMI.
3. Reducción de costos: el uso de simulaciones para encontrar y solucionar problemas de EMI puede reducir drásticamente la cantidad de prototipos físicos necesarios para las pruebas. Los ahorros en materias primas, herramientas de prueba y espacio de investigación son todos los resultados directos de este desarrollo.

Métodos de integración:
Los datos y la información se envían entre el Prueba de EMI receptor y la herramienta de simulación durante la integración. Hay varios enfoques para la integración:
1. Transferencia de datos: los receptores de prueba de interferencia electromagnética (EMI) captan ondas EMI auténticas en condiciones de laboratorio. Esta información puede almacenarse y luego importarse a programas de modelado para su verificación y análisis. Los datos EMI capturados se envían al programa de simulación para modelar la respuesta del producto a varios entornos.
2. Integración basada en modelos: es posible que los receptores de prueba EMI y las herramientas de simulación utilicen los mismos modelos de productos. El software de diseño asistido por computadora (CAD) a menudo se usa para crear estos modelos, que representan con precisión la forma, los materiales y las propiedades eléctricas del producto. Mediante el uso de los mismos modelos tanto para las pruebas físicas como para la simulación, se puede predecir con precisión el comportamiento de EMI.
3. Co-Simulación: Para co-simular, el Prueba de EMI el software del receptor y el programa de simulación deben operar en conjunto, compartiendo datos en tiempo real. En el proceso de realizar pruebas físicas, los ingenieros pueden ejecutar pruebas virtuales para comparar y validar sus hallazgos en tiempo real. La cosimulación permite a los diseñadores obtener una visión holística del rendimiento de EMC del producto desde el principio hasta el final del proceso de diseño.

Beneficios de la integración:
Hay varias ventajas en optimizar el diseño del producto usando la combinación de receptores de prueba EMI y herramientas de simulación:
1. Identificación temprana de riesgos de EMI: los ingenieros pueden evaluar los peligros de EMI y el rendimiento de EMC antes de construir un prototipo físico mediante el uso de herramientas de simulación. Los ingenieros pueden ahorrar tiempo y dinero a largo plazo al evitar ajustes innecesarios y reelaboraciones en el diseño del producto al abordar estos riesgos desde el principio.
2. Optimización de la iteración del diseño: al combinar los receptores de prueba de EMI con el software de simulación, los ingenieros pueden ejecutar pruebas simuladas y evaluar cómo diversas decisiones de diseño afectan el rendimiento de EMI. El tiempo de comercialización se reduce y la cantidad de prototipos físicos necesarios se reduce a través de este enfoque de optimización iterativo.
3. Comprensión mejorada del diseño: los campos electromagnéticos, las corrientes y los voltajes dentro del producto se pueden ver y analizar con el uso de software de simulación. Los ingenieros pueden aprender más sobre EMI y los elementos que lo afectan. Con este conocimiento, los diseñadores pueden tomar mejores decisiones e implementar técnicas de mitigación más precisas.
4. Ahorro de costos y tiempo: las pruebas físicas consumen mucho tiempo y son costosas; para ahorrar costes, Prueba de EMI los receptores pueden estar integrados con herramientas de simulación. Los ingenieros pueden ahorrar tiempo, dinero y recursos en el desarrollo de prototipos, equipos de prueba y tiempo de laboratorio al diagnosticar y solucionar problemas de EMI digitalmente mediante simulaciones.

Capacidades de simulación para análisis EMI:
Las herramientas de simulación ofrecen varias capacidades que ayudan en el análisis y la optimización de EMI:
1. Simulación de campo electromagnético: para crear un modelo realista de los campos electromagnéticos dentro y alrededor del producto, las herramientas de simulación utilizan enfoques numéricos como el método de elementos finitos (FEM) y el dominio de tiempo de diferencia finita (FDTD). Para comprender mejor el flujo de energía electromagnética, ubicar posibles canales de acoplamiento y evaluar la eficacia del blindaje, los ingenieros ahora pueden ver y analizar los datos en tres dimensiones.
2. Análisis de integridad de la señal: el efecto de la interferencia electromagnética en la integridad de la señal del producto puede evaluarse mediante simuladores de EMI. Los ingenieros pueden evaluar la vulnerabilidad de las señales vitales a la EMI y maximizar la integridad de la señal a través de cambios de diseño si tienen en cuenta cosas como la propagación de la señal, la diafonía y el rebote a tierra.
3. Análisis de acoplamiento EMI: El software de simulación puede examinar los métodos de conectividad entre las distintas partes y subsistemas del producto. Los ingenieros pueden tomar las precauciones necesarias contra las interferencias utilizando los resultados de esta investigación para identificar los orígenes del problema, ya sean emisiones radiadas, emisiones conducidas o acoplamiento magnético.
4. Modelado y simulación de componentes: los ingenieros pueden simular las piezas individuales del producto utilizando software de simulación. Esto incluye las PCB, las conexiones, los cables y los circuitos integrados del producto. Los ingenieros pueden evaluar cómo estas piezas afectan el rendimiento de EMI mediante el uso de modelos precisos de su comportamiento eléctrico. Puede obtener los mejores receptores de prueba EMI de LISUN.

Flujo de trabajo para simulación y pruebas EMI integradas:
La integración de receptores de prueba EMI con herramientas de simulación sigue un flujo de trabajo sistemático:
1. Creación de modelos: utilizando software de diseño asistido por computadora (CAD), los ingenieros crean prototipos virtuales detallados del producto final, hasta los atributos geométricos y materiales más pequeños y el funcionamiento eléctrico. Tanto las simulaciones como las pruebas experimentales pueden basarse en estos modelos.
2. Pruebas físicas: para capturar señales EMI y datos de rendimiento del mundo real, Prueba de EMI Los receptores se utilizan durante las pruebas físicas del dispositivo. Los resultados de las pruebas se utilizan para verificar y calibrar futuras simulaciones.
3. Configuración de la simulación: los modelos CAD se utilizan para llenar la herramienta de simulación con datos antes de que los ingenieros ejecuten la simulación. Se deben definir los materiales y sus características eléctricas, se deben integrar las rutas de las señales y se deben detallar las fuentes y cargas de EMI.
4. Ejecución de la simulación: el análisis electromagnético lo lleva a cabo la herramienta de simulación de acuerdo con los parámetros especificados. Los ingenieros pueden ver el comportamiento EMI simulado, incluidas las emisiones radiadas y conducidas, así como las situaciones de interferencia.
5. Comparación y validación de datos: los datos de referencia de las pruebas físicas que utilizan receptores de prueba EMI se comparan con los hallazgos de las simulaciones EMI. Cuando hay una discrepancia entre los datos simulados y medidos, buscamos la causa y hacemos cambios iterativos en el diseño hasta que los dos conjuntos de datos sean consistentes.
6. Optimización del diseño: los ingenieros implementan los cambios en la ubicación de los componentes, los esquemas de conexión a tierra, las configuraciones de blindaje o los métodos de filtrado en función de los resultados de la simulación para lograr un diseño de producto óptimo. El rendimiento de EMC puede mejorarse gracias a las iteraciones rápidas de la herramienta de simulación y la evaluación de las modificaciones de diseño.
7. Documentación e informes: el proceso unificado produce documentación para simulaciones, análisis y sugerencias de diseño. Utilice este registro como guía para cumplir con las leyes y regulaciones aplicables.

Conclusión :
La optimización de la compatibilidad electromagnética de un producto puede lograrse mediante la combinación de Prueba de EMI receptores y herramientas de simulación. Los ingenieros pueden ahorrar tiempo y dinero al reducir la cantidad de iteraciones de diseño requeridas para abordar las preocupaciones de EMI, así como al comprender mejor el comportamiento de EMI mediante el uso de la simulación.

Los ingenieros pueden tomar mejores decisiones de diseño, implementar técnicas de mitigación más enfocadas y garantizar el cumplimiento de los requisitos reglamentarios cuando combinan pruebas físicas con receptores de prueba EMI y simulaciones virtuales.

La integración de receptores de prueba EMI con herramientas de simulación es cada vez más importante para producir diseños de productos sólidos y compatibles con EMC a medida que aumenta la complejidad de los dispositivos electrónicos.

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