電源仿真ansys的案例
Ansys電源完整性仿真方案
Ansys電源系統仿真平臺
電源系統仿真流程
Layout接口及模型assemble功能
無源分析
DC仿真流程
DC仿真結果
DC仿真自動化
DC仿真：SIwave-DC with Icepak Thermal
AC阻抗仿真流程
AC阻抗仿真結果
系統AC阻抗仿真方式
AC阻抗手動優化策略
AC阻抗自動優化策略PI Advisor
CPA提取RLC
無源分析3D求解器：HFSS PI
有源分析
Time domain ripple noise
CPM建模
Full PDN Coverage CPM Generation
System Level PI Analysis Case Study : CISCO & ST
Power Noise Detection & Mitigation with Full PDN Coverage CPM
? Voltage drop(50mV) with regular CPM brings very optimistic result
? Only full PDN coverage CPM(=MCPM) detects severe power noise
? PDN can be only optimized by power noise analysis with full PDN CPM
磁性器件設計
? 磁性器件快速設計工具PExprt
? 磁性器件快速建模工具PEmag
? 電磁場仿真工具Maxwell
‐ 考慮高級材料特性
‐ ACRL、DCRL、漏感
‐ 層（匝）間電容
展開 Ansys仿真將uPI電源管理產品的熱可靠性提高一倍
使用Ansys多物理場模型進行熱應力變化仿真
uPI封裝研發經理莊（音）先生表示：“Ansys多物理場仿真解決方案可幫助我們優化芯片封裝設計，并大幅提高產品的可靠性。我們的團隊利用Ansys仿真工具在電氣、熱和結構特性方面提供的關鍵洞察，不僅加速了開發和驗證，同時還能顯著提高效率，減少設計失誤，并提高產品質量。”
Ansys仿真工具還可預測一系列信號頻率下封裝的電氣特性，這有助于uPI工程師確定最佳設計解決方案并提高產品性能。
Ansys副總裁兼電子、半導體和光學事業部總經理John Lee指出：“芯片封裝設計涉及復雜、多維度非線性工程，即使是細微的變化也可能出現意外行為。Ansys仿真工具可提供端到端多物理場分析，使團隊能夠快速深入了解芯片封裝的多個方面，并實現預測準確度。借助Ansys仿真，uPI能夠最大限度地優化其研發和可靠性測試流程，以獲得高質量產品。”
在Ansys 2023 R1 新版系列網絡研討會中，詳細介紹了Ansys在電源管理芯片的應用，歡迎點擊報名觀看點播視頻，了解更多詳情：
* 報名觀眾可享Ansys數字資源中心平臺v.ansys.com點播回看權益。
展開 ANSYS在混動與電動汽車電源逆變器的多物理場仿真應用
電源逆變器在傳動系統中扮演著一個至關重要的角色。在一個4x6英寸的封裝中包含有6個IGBT，他們可以非常迅速的開關數百安培的電流，為電機、控制電子和其它系統提供交流電源。IGBT的開關頻率可以從幾十到幾百千赫茲不等，開關的開啟和關閉時間大約在50到100納秒之間。
由于IGBT擁有極高的開關速度使得其在逆變器中的作用十分有效，但與此同時也帶來了兩大電磁問題。第一，通過載流結構的傳導輻射通常小于30MHz，這可能會影響系統的電力完整性，同時能量的反射波也有可能損壞逆變器和電機；第二，通過空氣的輻射電磁場通常大于30MHz，這可能會使得到其它汽車的電子系統受到影響。
為了符合政府和國際的汽車電磁排放標準，這兩個問題是必須要考慮的，因此負責逆變器電源系統的工程師必須對系統的電磁兼容/電磁干擾（EMC/EMI）進行分析。要實現這一點，必須先解決控制EMC/EMI行為的底層物理問題，然后再應用到電路與系統之間。采用仿真驅動設計方法的優勢在于不僅可以考慮電磁兼容與電磁干擾，還可以考慮的其它電磁問題，如電流質量、功耗和整個系統的效率。
通常，使用線性電路元件和簡單的電路求解器進行計算要求對系統進行大量的粗略假設與近似。但不能跳過模擬底層物理這一關鍵步驟進行計算，否則所得到的結果是不正確的。除此以外要想獲得令人滿意的結果，可能還需要對硬件原型多次循環進行測試與再設計。在大多數情況下，這些循環測試會在設計過程的后期進行，這時設計的成本會大大提升，同時還有可能錯失市場。倘若不使用多物理場仿真，想要在早期階段，還沒有建立逆變器的時候對系統的電磁效應進行預測幾乎是不可能的。
在ANSYS軟件中提供了用于研究IGBT等設備電磁行為的全套多物理工具，專門用于研究電磁場仿真與電路系統仿真。
展開 基于ANSYS HFSS的CISPER25電源回線遠端接地傳導輻射CE仿真分析流程
本節我們在ANSYS HFSS 2023R1中模擬CISPR25 電源回線遠端接地的測試環境，以獲得汽車域控制器領域中PCB的傳導發射（CE）。
一、模型導入
對照上圖的實際環境搭建在ANSYS HFSS中搭建仿真模型模型具體包括以下三個部分：待測PCB，4 cable連接器，以及CISPR25測試環境（LISN網絡、測試線纜等）。
打開Ansys Electronics Desktop 2023，Insert Design選擇HFSS,然后命名工程名字為Cisper25_CE，依次導入以上三部分模型。
二、模型材料賦值以及邊界設置
2
.1 PCB和線纜設置為copper，LISN設置為AL，選中物體在Properties中的Material先選擇Edit然后選擇材料為所需材料。
2.2 底部等大小的長方形作為參考地，命名為GND，設置邊界條件為Perfect E即理想導體邊界。
計算設置
分析計算主要是設置我們掃頻
的中心頻率、掃頻范圍以及精度計算，這次我們設置如下。
其中心頻點為200MHz，掃頻范圍為150KHz-200MHz，使用插值計算方法。
設置完成后，我們先進行仿真前的檢查，點擊HFSS選擇Validation Check檢查都是綠色的對號說明模型沒有問題，如果有問題則需要對錯誤項進行修改設置，全部綠色后方可進行下一步的仿真。最后點擊HFSS點擊Analyze All，同時點擊右下角的Show Message和Show Progress。
展開 
報名 | Ansys 開關電源設計解決方案
開關電源設計涉及電場和電磁學與機械應力、熱和流體的耦合，Ansys可提供一套完整的開關電源設計解決方案，經過多年的市場檢驗，已經在磁性器件設計、半導體器件建模、電磁兼容濾波器設計等方面獲得了客戶的認可。
2022 R1新版本中Maxwell支持多相電機的ECE降階模型生成，改進了感應電機等的效率map圖計算，同時還增強Litz線損耗預測功能，相信會給廣大開關電源客戶帶來更多價值。5月17日，『Ansys 開關電源設計解決方案』網絡研討會即將上線，歡迎開關電源企業設計人員或大型綜合企業的開關電源設計人員預約參會。
時間
5月17日（星期二），16:00-17:00
講師介紹
楊利輝 | Ansys低頻電磁高級應用工程師
多年來從事開關電源電路、磁性器件以及其電磁兼容的仿真及設計，目前在Ansys公司從事開關電源和電機系統方面的技術支持和市場拓展工作。
展開 電源仿真軟件深度剖析與實用指南
它里面有好多封裝好的電源IC底層數模邏輯控制模塊，還有專門針對電源應用的器件建模、分析模組。再加上MATLAB那些工具，能做很復雜的建模和數理分析。不過呢，這軟件仿真速度有點慢。但它精度高，要是做那種有復雜數字控制和邏輯功能的電源系統仿真，選它就對了。
Pspice：
這是美國加州大學弄出來的電路分析仿真軟件，能模擬各種電源電路。它界面看著很直觀，用戶還能自己建元器件和元器件庫。仿真結果精度也比較高，就是速度太慢了，而且專門針對電源的分析工具不算多。要是做那種對精度要求高，電路又不太復雜的項目，我就會用它。
LTspice：
這是ADI公司開發的，它把電源仿真、原理圖采集還有波形觀測這些功能都集成在一起了。它內置了ADI公司好多器件模型，還能導入自己定義的模型，特別實用。要是做模擬電路仿真涉及到ADI器件的項目，可以考慮用它。
SIMPLIS：
這是基于時域部分線性化技術的電源仿真軟件，在閉環開關電源設計這塊用得特別多，能很高效地仿真電源系統。我做閉環開關電源設計項目的時候，會用它來看看設計方案行不行，效率比較高。
（二）電磁仿真軟件
ANSYS：
美國ANSYS公司的大型通用有限元分析軟件。針對開關電源，它能對磁性部件性能和電源電路系統性能進行仿真，在開關電源電路設計、磁性器件性能優化、EMI噪聲仿真這些方面，作用特別大。做那種對電磁兼容性要求高的電源項目，同事用它的比較多。
Saber：
它能把電源系統的各項指標，像環路頻率響應、功率管開關、磁性器件工作情況這些，都分析得很全面。
展開 電源完整性仿真與EMC分析
摘要
本文以高速系統的信號/電源完整性分析和EMC分析的為基本出發點，著重介紹了高速PCB的信號和電源完整性分析的基本要領和設計準則，通過EDA分析工具實現PCB的建模與參數提取；通過電磁場分析工具完成網絡參數定量分析，從最基本的設計方法入手，提出了高速PCB的信號/電源系統設計參數優化方案，指出了信號/電源完整性仿真設計和EMC設計的內在聯系，最后介紹了利用EDA仿真工具和EMC測試驗證相結合解決單板PCB設計的EMI問題的成功范例，希望本文總結的經驗能給予正在從事高速系統仿真的設計開發人員和EDA設計人員解決此類問題的基本思路與方法。
展開 直播 | Ansys磁性元件及開關電源設計解決方案
4月，Ansys官方及其渠道合作伙伴將推出多場線上活動，Ansys官方主辦的Ansys 2021 R1新品發布系列網絡研討會仍在火熱進行中，合作伙伴也將推出6場線上網絡研討會，第二場報名鏈接已開放，歡迎大家報名，其他場次報名敬請期待。
4月14日 | 【Ansys*恩碩科技】Ansys磁性元件及開關電源設計解決方案
簡介：開關電源(SMPS)是重要的電力電子設備，廣泛應用于各類消費電子、工業自動化、電力設備、航空航天、軌道交通等領域。開關電源的研發通常需要關注它的電路功能實現、損耗、發熱及EMC等問題。解決這些問題最先進的方法是利用CAE技術，使仿真與試驗、經驗相結合，形成互補，從而提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。
合作伙伴：武漢恩碩科技有限公司
地點：線上
費用：免費
>>點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/8d5be559?source=jishulink
4月19日 | 【Ansys*恒士達】LS-DYNA混凝土本構72號模型簡介
簡介：LS-DYNA中有多種用于三維實體單元的混凝土本構模型，其中，72號材料本構模型運用得比較廣泛，本次研討會主要介紹72號材料本構模型的原理、使用方法以及優缺點和適用范圍。可以幫助LS-DYNA用戶能夠正確設定數值參數并在工程應用中合理使用72號材料。
展開 ANSYS 精確的片上電源完整性與可靠性
ANSYS RedHawk-CPA確保封裝感知型片上電源完整性與可靠性，片上電源完整性與可靠性并不再局限于芯片本身。了解更多：網頁鏈接
7月Ansys直播合集 | LS-DYNA、Speos、zemax、電源芯片、光子集成...
本月推出6場Ansys直播，涉及Speos、LS-DYNA、zemax、電源芯片、光子集成等，以下為直播場次列表。
點擊直播名稱，了解更多~
7月4日
Ansys Speos Texture Mapping功能介紹及使用技巧
7月6日
Ansys Speos在HUD仿真中的解決方案
7月18日
LS-DYNA電池結構高級技術分析
7月20日
Ansys 多物理場解決方案在電源管理芯片的應用
7月25日
Ansys Zemax 生物醫療應用解決方案
7月27日
采用 Ansys 設計優化光子集成器件與電路
接下來，我們將對每場直播進行介紹，大家可以選擇自己感興趣的直播進行報名。
Ansys Speos Texture Mapping功能介紹及使用技巧
Ansys Speos是專業用于光學設計、環境與視覺模擬系統、成像應用的光學仿真軟件，強大的解決方案提供完美的可視化光學系統，是全球唯一可依據人眼視覺特征和物體真實物理屬性進行的現實場景仿真的專業軟件。高逼真的視覺仿真需要真實的物理光學屬性，以及真實的材料貼圖。SPEOS Texture Mapping允許你模擬出材質紋理的真實感。本次網絡研討會主要介紹Texture Mapping功能以及使用技巧。
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/live/43FFoWTD?source=jishulink
Ansys Speos在HUD仿真中的解決方案
汽車平視顯示器（HUDs）在駕駛員的視野內顯示數據。最好的HUD設計應該符合人體工程學，使駕駛者能夠始終將目光放在道路上。隨著高級駕駛輔助系統（ADAS）市場的增長，對HUD的需求也在增加。
展開 Axelera AI采用Ansys提高邊緣AI平臺芯片電源及性能完整性
Ansys綜合的電源分析可降低項目風險，提高預測精度，并助力Axelera AI全新Metis AI平臺加速上市進程
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主要亮點
Axelera AI將Ansys軟件引入到一個自上而下的包含兩個步驟的流程中，以驗證平臺芯片的平面布局圖質量和IR壓降，其可應對有限資源及生產制造的時序挑戰
Ansys的產品、許可和技術支持可為Axelera AI執行未來研發計劃提供極高的靈活性
邊緣人工智能（AI）領域的強大高級解決方案供應商Axelera AI宣布選擇Ansys仿真軟件為其高性能Metis AI處理單元（AIPU）執行數字電源完整性簽核。這項工作是Axelera AI與Ansys合作的一部分，主要用于構建其近期面向邊緣計算機視覺AI推斷發布的軟硬件平臺Metis AI。該技術能夠在大幅降低當前解決方案的成本和功耗的同時，實現高級加速性能和可用性。
邏輯芯片跨各種電源及時鐘域的交互，可能會導致芯片故障。Axelera AI需要驗證其Metis AIPU，其中包含達1億個柵極或簡單開關電路，以及負責執行對數字電路至關重要的運算的不同時鐘域和電源域等。這些交互很難使用傳統工具及傳統方法分析，其不僅缺乏準確性，而且已被證明太過耗費資源、且耗時。
Axelera AI制定了一個自上而下并受Ansys軟件支持的兩步工作流程，以了解平面布局圖質量及IR壓降。
展開 
SiPearl采用Ansys電源簽核解決方案研發歐洲超級計算機芯片
SiPearl將使用Ansys RedHawk-SC電源完整性與可靠性平臺完成Rhea開發的多物理場簽核工作。SiPearl的片上系統（SoC）將讓歐洲超級計算機實現每秒達到1萬億次的驚人算力。
SiPearl將采用Ansys Redhawk-SC開發兼具高性能及低功耗的Rhea微處理器系列
SiPearl首席執行官兼創始人Philippe Notton指出：“Ansys行業領先的仿真平臺將幫助我們確保實現微處理器的低功耗性能與可靠性。借助Ansys業界一流的RedHawk-SC簽核解決方案，我們能獲得行業領先的性能，及時交付我們的原型，從而為未來的歐洲超級計算機提供強勁動力。”
SiPearl正在與27家EPI合作伙伴展開合作，有分別來自科學界、超級計算中心以及IT、電子和汽車行業等知名企業，計劃在2022-2023年開發代號為Rhea的第一代微處理器系列，并在2023-2024年推出代號為Cronos的第二代微處理器系列。
Ansys副總裁兼電子、半導體與光學事業部總經理John Lee指出：“在高級芯片工藝上，電源管理已成為芯片設計人員的首要關注點。我們正與芯片代工廠和主要半導體客戶展開合作，旨在開發我們的高容量仿真平臺，以集成多種物理效應，從而確保獲得高保真度結果和卓越的求解速度。”
展開 SiPearl采用Ansys電源簽核解決方案研發歐洲超級計算機芯片
SiPearl將使用Ansys RedHawk-SC電源完整性與可靠性平臺完成Rhea開發的多物理場簽核工作。SiPearl的片上系統（SoC）將讓歐洲超級計算機實現每秒達到1萬億次的驚人算力。
SiPearl將采用Ansys Redhawk-SC開發兼具高性能及低功耗的Rhea微處理器系列
SiPearl首席執行官兼創始人Philippe Notton指出：“Ansys行業領先的仿真平臺將幫助我們確保實現微處理器的低功耗性能與可靠性。借助Ansys業界一流的RedHawk-SC簽核解決方案，我們能獲得行業領先的性能，及時交付我們的原型，從而為未來的歐洲超級計算機提供強勁動力。”
SiPearl正在與27家EPI合作伙伴展開合作，有分別來自科學界、超級計算中心以及IT、電子和汽車行業等知名企業，計劃在2022-2023年開發代號為Rhea的第一代微處理器系列，并在2023-2024年推出代號為Cronos的第二代微處理器系列。
Ansys副總裁兼電子、半導體與光學事業部總經理John Lee指出：“在高級芯片工藝上，電源管理已成為芯片設計人員的首要關注點。我們正與芯片代工廠和主要半導體客戶展開合作，旨在開發我們的高容量仿真平臺，以集成多種物理效應，從而確保獲得高保真度結果和卓越的求解速度。”
展開 SiPearl采用Ansys電源簽核解決方案研發歐洲超級計算機芯片
Ansys行業領先的多物理場平臺將助力SiPearl實現歐洲全新前沿微處理器的功耗與可靠性目標
主要亮點
SiPearl正采用Ansys Redhawk-SC半導體軟件設計歐洲全新的百億億次級超級計算高能效微處理器，以滿足嚴格的低功耗目標
Ansys高預測精度多物理場仿真平臺可用于最大限度降低芯片功耗和確保運行可靠性
SiPearl將使用Ansys解決方案開發采用高級節點半導體技術的高性能計算芯片
作為面向百億億次級超級計算，歐洲處理器計劃（EPI）聯盟的一部分，SiPearl采用Ansys技術開發世界領先的高性能計算（HPC）微處理器系列。SiPearl將利用先進的Ansys RedHawk-SC?多物理場仿真平臺驗證半導體電源完整性，最大限度降低功耗，并加速其Rhea微處理器系列的研發。
Rhea微處理器系列憑借高性能、低功耗的優勢，將繼續維持歐洲在任務關鍵型半導體領域的技術主導地位。SiPearl將使用Ansys RedHawk-SC電源完整性與可靠性平臺完成Rhea開發的多物理場簽核工作。SiPearl的片上系統（SoC）將讓歐洲超級計算機實現每秒達到1萬億次的驚人算力。
SiPearl將采用Ansys Redhawk-SC開發兼具高性能及低功耗的Rhea微處理器系列
SiPearl首席執行官兼創始人Philippe Notton指出：“Ansys行業領先的仿真平臺將幫助我們確保實現微處理器的低功耗性能與可靠性。
展開 使用 ANSYS Workbench對電源模塊進行多物理場模擬計算
電源設備示意圖：必須滿足電力排放、熱量輸出和噪音水平的具體標準，然后才出售
HFSS模擬預測開口對EMI的影響，不符合fcc的規范
在設備的運行過程中，壓力的湍流波動與風機、殼體和電子元件的固體表面相互作用，使其成為噪聲源。Fluent可以用于在給定的頻率范圍內生成設備內部噪聲源的三維云圖。風扇產生的核心湍流區與風扇葉片、放置在風扇附近的大型電子元件相互作用，這種相互作用導致噪音水平升高，解決這個問題需要進一步的設計改變。
局部空氣壓力的近壁湍流波動所生成的噪聲源空間分布，渦核區(左)、聲壓水平在500赫茲(右)
根據HFSS的預測，進行了兩項設計更改：(上圖)替換大風扇通風口；(下圖)用更多的小圓孔替換側通風槽
HFSS模擬顯示了通風變化對電磁輻射的影響。紅線是最初設計的電磁輻射，而藍線是修改設計后的EMI電磁輻射。
使用Icepak對原始設計進行模擬，如果保持內部溫度在110℃以下，風機轉速必須在3500RPM
對優化工況（小圓孔散熱孔）要保持在110℃以下，風扇速度必須提高到4600 RPM
原始結構和優化結構的噪音分布曲線
通過這個電源模塊的例子可以看出，Ansys Workbench允許工程師用虛擬設計CAE仿真，來對產品所處的多物理場來進行大量的模擬評估。無需費力去做樣機，并對其進行測試。通過使用模擬驅動設計的過程，使工程師能夠更緊密地協作和協作。
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