Erdung in LTSpice simulieren

Ich möchte eine Erdung oder Rahmenerde simulieren, die von der Schaltung GND in LTSpice getrennt ist. Ich möchte das Linienfilter mit den Y-Kondensatoren C2 und C3 im folgenden Bild simulieren.

Siehe Bild unten für Klarheit.

Ich kann den negativen Anschluss der Eingangsquelle als neutral betrachten. Wird das also Masse sein? Wenn ja, was soll ich dann an die gemeinsame Verbindung von C2 und C3 anschließen, an der GND gerade angeschlossen ist?

Es gibt eine Option, bei der zwei verschiedene Erdungen in die Simulation eingefügt werden, eine für Neutral und eine für Rahmenerde. Was sind nun die parasitären Elemente, die zwischen Neutral und Rahmenerde platziert werden müssen, um die Rahmenerde als Erdung zu simulieren?

Ein paar Dinge zu beachten:

1. Boden ist nichts Besonderes. Nicht in der Realität und nicht in LTSpice. Masse ist nichts anderes als das Potenzial, für das wir uns für 0 V entschieden haben. Es ist ein Label, das völlig erfunden und willkürlich ist.

2. Um meinen Standpunkt nach Hause zu bringen, spielt es keine Rolle, welchen Teil Ihrer LTSpice-Schaltung Sie als Masse auswählen. Wenn Sie Ihren Boden von einem Netz zu einem völlig anderen bewegen, ändert sich das simulierte Ergebnis nicht. Die Werte werden sich wahrscheinlich nur oberflächlich ändern (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 dies überdenken. Das einzige, worüber Sie sich bei der Auswahl Ihres Erdungsknotens Gedanken machen müssen, ist, auf was LTSpice alle Spannungen in der Simulation verweisen soll. Das ist alles.

Und wenn Sie einen "zweiten Grund" wollen, was bedeutet das eigentlich? Es bedeutet, dass Sie einfach ein Netz wollen, das in jeder Hinsicht nicht mit Masse verbunden ist, sondern auf dem gleichen Potenzial gehalten wird. "Auf dem gleichen Potenzial gehalten" bedeutet hier wirklich nur, dass Sie möchten, dass dies auch ein 0-V-Referenzpunkt ist.

Normalerweise verwende ich die bereits verfügbare Netzoption 'COM', bei der es sich lediglich um eine weitere Netzbezeichnung und ein weiteres Symbol handelt. Es ist nicht mit Masse verbunden, sondern nur mit dem, an das Sie es anschließen. Ich baue meine Schaltung genau so, wie ich es beabsichtige, wobei die getrennten GND-Erdungs- und COM-Erdungen so platziert und verbunden werden, wie sie physisch wären.

Sobald ich fertig bin, verbinde ich COM mit GND ... über meinen zuverlässigen 1 EΩ-Widerstand. Das stimmt, Exa Ohm. Ist das perfekt isoliert? Nein, aber Ihre reale Schaltung ist es auch nicht. Die Leckage durch unseren 1EΩ-Widerstand wird weniger als fA betragen, was wahrscheinlich wesentlich (wie Größenordnungen) weniger ist als die Leckage, die Sie im realen Geschäft erhalten werden.

Verwenden Sie jedoch nicht nur einen Widerstand, sondern schalten Sie einen 1 zF-Kondensator (yep, zeptofarad) parallel. Dies ist wiederum viel viel niedriger als die reale kapazitive Kopplung, die mit ziemlicher Sicherheit vorhanden ist, wenn diese physikalisch aufgebaut ist, und beseitigt einige Probleme mit unrealistisch hohen Widerstandswerten, wodurch die Simulationsgeschwindigkeit extrem langsam wird.

Natürlich ist 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 Textvorrichtung für ein isoliertes Push-Pull-Netzteil. Beachten Sie, dass die Isolation mit COM am Ausgang simuliert wird, sich aber mit diesem kleinen Impedanz-Hack immer noch genau wie erwartet verhält.

Egal, es ist wirklich so einfach. Es ist aber auch leicht, sich davon zu überzeugen, dass dies nicht der Fall ist.

1) Es hängt davon ab, welches Rauschen Sie simulieren möchten, Gleichtaktrauschen oder Differentialmodusrauschen. Für den Differentialmodus können Sie vermeiden, den Mittelpunkt zwischen dem Kondensator anzuschließen.

2) Ich glaube nicht, dass man Gewürzen einen anderen Grund 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 Kapazität ein. Fügen Sie also ein "Rahmen" -Netz hinzu und fügen Sie beiden Kabeln Ihres Netzteils etwas Kapazität hinzu. Zum Beispiel so:

In dieser Schaltung wird angenommen, dass:

1. Der gemeinsame Punkt und der Neutralleiter des Y-Filters sind mit PE verbunden, ohne parasitären Widerstand oder Induktivität.
2. Der Rahmen ist nur über eine parasitäre Kapazität von 10 pF mit dem Stromkreis verbunden, sowohl mit Neutralleiter als auch mit Spannung.

Sie können beobachten, dass der Rahmen im Wesentlichen zwischen den beiden Potentialen schwebt. Wenn Sie einige Details zum Anschluss Ihrer Schaltung hinzufügen möchten, könnte die Antwort detaillierter sein.

Suchen Sie nach "Erdungssystemen". Wenn ein Neutralleiter und ein PE an diesen Stromkreis angeschlossen sind, werden beide an einer Schalttafel wieder miteinander verbunden. Wenn Ihr Rahmen mit PE verbunden ist, was für eine UL-Auflistung erforderlich wäre, ist der Rahmen mit Masse verbunden. In diesem Fall ist die - Leitung von V2 geerdet und die Verbindung Ihres Filters ist ebenfalls mit Masse verbunden, möglicherweise mit einem sehr geringen Serienwiderstand und einer gewissen Induktivität.

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

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