Simulieren Sie die Erdung in LTSpice

Ein paar Dinge, die Sie beachten sollten:

1. Boden ist nicht besonders. Nicht in Wirklichkeit und nicht in LTSpice. Masse ist nichts anderes als das Potential, für das wir uns entschieden haben, 0 V zu sein. Es ist ein Etikett, und eines, das völlig erfunden und willkürlich ist.

2. Um meinen Punkt nach Hause zu bringen, spielt es keine Rolle, welchen Teil Ihrer LTSpice-Schaltung Sie als Masse auswählen. Wenn Sie Ihren Boden von einem Netz auf ein ganz anderes verschieben, ändert sich nichts am simulierten Ergebnis. Die Werte werden sich wahrscheinlich ändern, aber nur oberflächlich (weil Sie geändert haben, was LTSpice für 0 V verwendet).

3. LTSpice kann nur eine Schaltung simulieren. Isolations- oder Floating-Knoten werden nicht unterstützt.

Das heißt, es hört sich so an, als würden Sie das überdenken. Das einzige, worüber Sie sich bei der Auswahl Ihres Erdungsknotens Gedanken machen müssen, ist, worauf LTSpice alle Spannungen in der Simulation beziehen soll. Das ist alles.

Und wenn Sie einen „zweiten Boden“ wollen, was bedeutet das eigentlich? Es bedeutet, dass Sie einfach ein Netz wollen, das praktisch nicht mit Masse verbunden ist, sondern auf demselben Potenzial gehalten wird. "Auf dem gleichen Potential gehalten" bedeutet hier wirklich nur, dass dies auch ein 0-V-Referenzpunkt sein soll.

Was ich normalerweise tue, ist die bereits verfügbare „COM“-Netzoption, die nur ein weiteres Netzetikett und -symbol ist, das der Einfachheit halber bereitgestellt wird. Es ist nicht mit Masse verbunden, sondern nur mit dem, womit Sie es verbinden. Ich baue meine Schaltung genau so auf, wie ich es beabsichtige, mit separater GND-Masse und COM-Masse, die so platziert und verbunden sind, wie sie physisch wären.

Dann, wenn ich fertig bin, verbinde ich COM mit GND ... durch meinen zuverlässigen 1 EΩ-Widerstand. Richtig , Exa Ohm. Ist das perfekt isoliert? Nein, aber Ihre Schaltung in der realen Welt auch nicht. Die Leckage durch unseren 1EΩ-Widerstand wird weniger als ein fA betragen, was wahrscheinlich wesentlich (wie Größenordnungen) geringer ist als die Leckage, die Sie im echten Geschäft bekommen werden.

Verwenden Sie jedoch nicht nur einen Widerstand, sondern schalten Sie einen 1-zF-Kondensator (yep, zeptofarad) parallel. Dies wird wiederum viel viel niedriger sein als die echte kapazitive Kopplung, die mit ziemlicher Sicherheit vorhanden ist, wenn dies physisch gebaut wird, und es beseitigt einige Probleme mit unrealistisch hohen Widerstandswerten, die die Simulationsgeschwindigkeit extrem langsam machen.

Natürlich wäre es in Ihrer Anwendung wahrscheinlich besser, eine grobe Schätzung der parasitären kapazitiven Kopplung vorzunehmen, die Sie möglicherweise zwischen Ihrer Strommasse und der Gehäusemasse haben, und diesen Wert anstelle eines 1-zF-Kondensators zu verwenden. ein paar pF sind nicht ungewöhnlich.

Hier ist ein Beispiel dafür in Aktion. Es ist die Texthalterung für eine isolierte Push-Pull-Stromversorgung. Beachten Sie, dass die Isolation mit COM am Ausgang simuliert wird, aber mit diesem kleinen Impedanz-Hack verhält es sich immer noch genau wie erwartet.

Egal, es ist wirklich so einfach. Aber es ist auch leicht, uns davon zu überzeugen, dass es nicht so ist.

1) Es hängt davon ab, welches Rauschen Sie simulieren möchten, Gleichtaktrauschen oder Gegentaktrauschen. Für den differentiellen Modus können Sie vermeiden, den Mittelpunkt zwischen den Kondensatoren zu verbinden.

2) Ich glaube nicht, dass man Gewürzen einen anderen Boden geben kann

Sie können alles simulieren, was Sie modellieren können. Es gibt nur ein Erdungsnetz, aber es ist nur der Referenzpunkt für die Simulation – das Null-V-Netz. Wenn Sie Schaltungsmasse und Rahmenmasse modellieren, bedeutet dies, dass Sie zwei Netze haben. Wie sind diese Netze gekoppelt? Der Gleichtakt tritt normalerweise durch parasitäre Kapazitäten ein. Fügen Sie also ein "Frame" -Netz hinzu und fügen Sie beiden Drähten Ihrer Stromversorgung etwas Kapazität hinzu. Zum Beispiel so:

In dieser Schaltung wird angenommen, dass:

1. Gemeinsamer Punkt und Neutralleiter des Y-Filters sind mit PE verbunden, kein parasitärer Widerstand oder keine Induktivität.
2. Der Rahmen ist nur über eine parasitäre Kapazität mit der Schaltung gekoppelt, 10 pF sowohl mit dem Neutralleiter als auch mit der Spannung.

Sie können beobachten, dass der Rahmen im Wesentlichen zwischen den beiden Potentialen schwebt. Wenn Sie einige Details darüber hinzufügen würden, wie Ihre Schaltung angeschlossen ist, könnte die Antwort detaillierter sein.

Führen Sie eine Suche nach "Erdungssystemen" durch. Wenn Sie einen Neutralleiter und einen PE zu diesem Stromkreis führen, werden beide wieder an einem Panel miteinander verbunden. Wenn Ihr Rahmen mit PE verbunden ist, was für eine UL-Zulassung erforderlich wäre, ist der Rahmen mit Masse verbunden. In diesem Fall ist die - Leitung von V2 Masse und die Verbindungsstelle Ihres Filters ist ebenfalls mit Masse verbunden, möglicherweise mit einem sehr niedrigen Serienwiderstand und einer gewissen Induktivität.

Wahrscheinlich ist es eine bessere Idee, ein LISN (Line Impedance Stabilization Network) zu modellieren. Dies wird zwischen eine Stromquelle und Ihr Gerät gelegt, wenn es von einem Zertifizierungslabor getestet wird. V2 wäre dann Ihre ideale geerdete Stromquelle und die Leitung, der Neutralleiter und PE würden durch Ihren LISN-Schaltkreis zu Ihrem Geräteschaltkreis geführt.

Um zu sehen, wie die Effekte jeden Wert mit der bekannten Worst-Case-Toleranz ändern, ersetzen Sie dann Ihre 0-V-Referenz durch einen geerdeten Impulsgenerator von beispielsweise 1 V auf Ihrer Masse, um Breitbandrauschen zwischen Masse zu simulieren. Verwenden Sie eine beliebige Wiederholungsrate, um 50 bis 50 MHz zu simulieren. CMRR ist eine Funktion der unsymmetrischen Impedanz Ihres Kabels und Schaltkreises. Fügen Sie 0,5 uH/m zwischen den Generator ein, um die Erdkabellänge zu simulieren.