Simulation-Based System-Level Conducted Susceptibility Testing Method and Application to the Evaluation of Conducted-Noise Filters

Abstract

In this paper, a simulation-based system-level conducted susceptibility (CS) testing method for a wireless power transfer (WPT) system is proposed. The proposed method employs 3-dimensional electromagnetic (3D EM) models as well as equivalent circuit models to replace the measurement-based CS testing method based on the International Electrotechnical Commission 61000-4-6 standard. The conducted-noise source and equipment under test (EUT) are modeled in a circuit simulator. The conduction path, bulk current injection probe, and calibration jig are modeled using the 3D field simulator. A simple WPT system is designed and fabricated as the EUT for the CS test. The proposed method is successfully verified by comparing the voltage waveforms with measurement-based CS testing method. Additionally, as an application of the proposed method, a simulation-based evaluation of the conducted-noise filters is conducted. By using the proposed method, it is expected that the time and cost expense of setting up the test setup, as well as the testing procedure for the conventional measurement-based CS testing, will be drastically reduced. In addition, the proposed method can be used to estimate the conducted immunity of a system in the early stage of the design cycle prior to production.

Characteristics of BCI-Monitoring Probe System Using Electro-Magnetic Field Simulation

“…(5) 가 포화되는 주파수 대역 또한 상이하다. 이와 같은 손실 을 배제한, L toroid 만이 반영된 상대 투자율은 식 (7)과 같이 Z inductive 에 대한 식으로 전개할 수 있으며 [2] , 해당 식의 임 피던스에 Z ferrite 를 적용하면 식 (8)과 같이 주파수에 따라 변화하는 상대 투자율을 추출할 수 있다. 식 (8)의 파라미 터들과 페라이트 코어의 구조는 그림 6에 나타냈으며, 각 모델의 페라이트 코어의 형상 파라미터를 표 1에 정리하 였다.…”

“…EM 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 우선 프로브 내 부에 포함되어 있는 페라이트 코어의 투자율을 선행적으 로 확보해야 한다 [2] . 지금까지 주어진 토로이드 형상의 페라이트 코어의 투자율을 효과적으로 구하기 위한 많은 연구들이 수행되어 왔으며, 이 중에서 대표적인 3개의 연 구에서 [2]∼ [4] 투자율을 측정한 방법에 대하여 살펴보면 다 음과 같다.…”

“…EM 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 우선 프로브 내 부에 포함되어 있는 페라이트 코어의 투자율을 선행적으 로 확보해야 한다 [2] . 지금까지 주어진 토로이드 형상의 페라이트 코어의 투자율을 효과적으로 구하기 위한 많은 연구들이 수행되어 왔으며, 이 중에서 대표적인 3개의 연 구에서 [2]∼ [4] 투자율을 측정한 방법에 대하여 살펴보면 다 음과 같다. 참고문헌 [2]에서는 5차 디바이(Debye) 모델을 기반으로 반복적인 피팅(iterative fitting)을 수행함으로써 측정된 프로브의 임피던스에 포함된 모든 성분 중 페라 이트의 고유의 투자율을 도출하였다.…”

“…지금까지 주어진 토로이드 형상의 페라이트 코어의 투자율을 효과적으로 구하기 위한 많은 연구들이 수행되어 왔으며, 이 중에서 대표적인 3개의 연 구에서 [2]∼ [4] 투자율을 측정한 방법에 대하여 살펴보면 다 음과 같다. 참고문헌 [2]에서는 5차 디바이(Debye) 모델을 기반으로 반복적인 피팅(iterative fitting)을 수행함으로써 측정된 프로브의 임피던스에 포함된 모든 성분 중 페라 이트의 고유의 투자율을 도출하였다. 또 참고문헌 [3]에 서는 이와 같은 과정을 로렌츠(Lorentzian) 모델을 통해 진행하였다.…”

Mathematical Model of the Susceptibility of an Electronic Element to a Standardised Type of Electromagnetic Disturbance

“…Environmental factors can significantly modify the service life of electronic components. A Energies 2023, 16, 7022 2 of 15 very good example of this are surges from lightning or from switching processes. In the absence of adequate protections and under adverse conditions, such disturbances can cause disruptions to the correct operation of an electronic circuit.…”