Der vorliegenden Arbeit liegt der schaltkreisbasierte EMV-Simulationsprozess, wie er momentan in der Automobilindustrie eingesetzt wird, zugrunde. Ein Defizit des Verfahrens stellen die Simulationsmodellen aktiver integrierter Schaltungen dar. Damit diese als Verursacher elektromagnetischer Emissionen effektiv in EMV-Analysen des Fahrzeuggesamtsystems berücksichtigt werden können, sind schnell zu analysierende Modelle erforderlich. Für Leistungstreiber werden dazu bisher einfache IBIS-basierte Verhaltensmodelle verwendet, die, wie in dieser Arbeit gezeigt wird, eine starke Lastsensitivität besitzen und oftmals äußerst ungenaue Analyseergebnisse liefern. Um diesen Unzulänglichkeiten der IBIS-Modelle zu begegnen, wird von der Halbleiterindustrie in den letzten Jahren verstärkt auf neuartige Emissionsmodelle auf Basis der Hardwarebeschreibungssprache VHDL-AMS gesetzt. Aufgrund ihrer großen Flexibilität ermöglicht diese Sprache das Erstellen von Modellen, die zum einen aus Teilen einfacher mathematischer Verhaltensbeschreibungen und zum anderen aus sehr genauen, physikalisch-basierten Teilen bestehen. Folglich sind die Modelle einerseits schnell zu analysieren, andererseits führen die Simulationen aber auch zu exakten Ergebnissen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist es, ein effizientes Verfahren zu entwickeln, das die Integration der VHDL-AM-Modelle in einen bestehenden SPICE-basierten EMV-Simulationsprozess ermöglicht. Dieses Verfahren stützt sich auf zwei Säulen. Zunächst ermöglicht eine an die spezielle Problemstellung angepasste Art der Kosimulation die direkte Kopplung eines SPICE- und eines VHDL-AMS-Simulators. Diese Kosimulation dient wiederum der Blackbox-Charakterisierung der ursprünglichen VHDL-AMS-Modelle und bildet die Grundlage eines quasi-automatischen Konversionsprozesses, der unter Verwendung künstlicher neuronaler Netzwerke die Umwandlung der VHDL-AMS-Modelle in SPICE-Ersatzschaltungen gestattet. Die Ersatzschaltungsmodelle besitzen Gültigkeit über einen großen Lastbereich und können die bisher verwendeten IBIS-Modelle im EMV-Simulationsprozess ersetzen. Die Funktionsfähigkeit des gesamten Modellkonversionsprozesses wird anhand realer Anwendungsbeispiele aus der Automobilindustrie demonstriert. Ferner wird durch den Vergleich der neuartigen Ersatzschaltungsmodelle mit den bisher verwendeten IBIS-Modellen ein erheblicher Gewinn an Ergebnisgenauigkeit aufgezeigt.

    This work deals with the circuit-based EMC simulation process as currently employed in the automotive industry. The principal shortcoming of the established method is the modeling of active IC devices. As these devices are sources of electromagnetic emissions, accurate and time efficient simulation models are mandatory. The conventional use of IBIS-based equivalent circuit models, especially for power drivers, leads to inaccurate results due to their sensitivity to the attached load, as shown in the current thesis. In an effort to overcome this deficiency, the semiconductor industry increasingly relies on new models based on the hardware description language VHDL-ANIS. The large abstraction space covered by this language allows for the implementation of models of both, behavioral representations and detailed physical equations. This enables optimization of the tradeoff between model accuracy and simulation speed. The objective of this thesis is the development of an efficient methodology for inclusion of the new VHDI-AMS emission models into the already existing and established circuit-based EMC analysis process of the automotive industry. A VHDL-AMS-to-SPICE conversion workflow is introduced, which can be described through two separate steps. The first step includes the blackbox characterization of the original VHDL-AMS mode, which is based on a novel co-simulation method enabling the combined simulation of SPICE and VHDL-AMS models within one analysis process. This step is followed by the model generation, which includes the ma-thematical description of the original behavior using artificial neural networks, as well as the conversion of the obtained descriptions to SPICE equivalent circuit models. The models generated with this method are valid within a wide range of loading conditions and fully qualified to replace the conventional IBIS models in the industrial EMC simulation process. The functionality of this quasi-automatical methodology is proven with numerical results obtained by simulation of typical automotive applications. The gain in simulation accuracy is demonstrated with a side-by-side comparison of the newly developed modeling technique with the conventional IBIS-based approach.


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    Title :

    Effiziente Methoden zur netzwerkbasierten Modellbeschreibung für die EMV-Simulation im Automobilbereich


    Additional title:

    Efficent methods for a grid based model description to simulate the automotive EMC


    Contributors:

    Publication date :

    2008


    Size :

    162 Seiten, Bilder, Tabellen, 114 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German





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