将趋肤效应等效电路模型嵌入电路仿真器的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电路仿真领域，更具体地说，本发明设及一种将趋肤效应等效电路模 型嵌入电路仿真器的方法。
【背景技术】
[0002] 当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在 导体的"皮肤"部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越 大，导线内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加，使它的损耗功率也增加。该一现象 称为趋肤效应（skineffect)。
[0003] 由此，在对电路进行仿真时，希望的是，能够将电路中的导体中的趋肤效应考虑进 行，W得到更精确的仿真结果。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够将趋 肤效应等效电路模型嵌入电路仿真器的方法。
[0005] 为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种将趋肤效应等效电路模型嵌入 电路仿真器的方法，包括：
[0006] 初始步骤；建立电路中导体的趋肤效应等效电路模型W及模型计算公式；
[0007] 第一步骤：在电路仿真器中计算导体的直流电阻W及导体的低频电感；
[000引第二步骤：根据电路的实际应用确定最大频率；
[0009] 第立步骤；在电路仿真器中计算电阻系数a E和电感系数a ^
[0010] 第四步骤；在电路仿真器中计算第一比例系数RR;
[0011] 第五步骤；在电路仿真器中计算第二比例系数化；
[001引第六步骤；在电路仿真器中计算立个电感化及四个电阻的数值。
[0013] 优选地，趋肤效应等效电路模型包括；依次串联的=个电感11、L2和L3W及布置 在所述=个电感器之间的四个电阻R1、R2、R3和R4,其中四个电阻的一端连接在一起，并且 四个电阻的另一端分别连接在S个电感两侧；电感11、L2和L3W及电阻R1、R2、R3和R4 满足：
[0014]Ri/Rw=RR，i= 1，2,3 (1)
[0015] Li/Lw=化，i = 1，2 (2)
[0016] Ri=aR.Rd。做
[0017] Li=Lif/曰L (4)
[001引巧时3+巧R)2+RR+(l-a E) = 0 (5)
[0019]
【主权项】
1. 一种将趋肤效应等效电路模型嵌入电路仿真器的方法，其特征在于包括： 初始步骤：建立电路中导体的趋肤效应等效电路模型以及模型计算公式； 第一步骤：在电路仿真器中计算导体的直流电阻以及导体的低频电感； 第二步骤：根据电路的实际应用确定最大频率； 第三步骤：在电路仿真器中计算电阻系数ακ和电感系数a U 第四步骤：在电路仿真器中计算第一比例系数RR ; 第五步骤：在电路仿真器中计算第二比例系数LL ; 第六步骤：在电路仿真器中计算三个电感以及四个电阻的数值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，趋肤效应等效电路模型包括：依次串联的 三个电感L1、L2和L3以及布置在所述三个电感器之间的四个电阻R1、R2、R3和R4,其中四 个电阻的一端连接在一起，并且四个电阻的另一端分别连接在三个电感两侧；电感LU L2 和L3以及电阻RU R2、R3和R4满足：
其中，RR是第一比例系数；LL是第二比例系数；Rdc是直流电阻，可以由导体电阻率以 及导体几何尺寸计算得到；Llf是导体的低频电感，可以由导体几何尺寸计算得到；α ,是 电阻系数，q是电感系数； 对于最大频率Fmax，趋肤深度为：
μ C1是真空磁导率；σ是导体电阻率；r是导体的等效半径； 针对圆形界面导体，选择电阻系数和电感系数a ^
a L= 0. 315 α Ε (9)。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第一步骤中，利用导体长度、导体半 径和导体电导率计算导体的直流电阻以及导体的低频电感。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在第三步骤中，在电路仿真器中利用公式 (7)、⑶和（9)计算电阻系数ακ和电感系数a p
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在第四步骤中，在电路仿真器中求解公式 (5)以计算第一比例系数RR。
6. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第五步骤中，在电路仿真器中求解 公式（5)以计算第二比例系数LL。
7. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第六步骤中，在电路仿真器中利用 公式（1)、（2)、（3)和⑷计算三个电感以及四个电阻的数值。
8. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于还包括第七步骤，用于检查应用频率范 围是否在模型保证的精度内。
9. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果第七步骤中的判断结果是肯定 的，则程序结束；如果第七步骤中的判断结果是否定的，则程序回到第二步骤，根据电路的 实际应用重新确定最大频率；并利用重新确定的最大频率执行后续步骤D
【专利摘要】本发明提供了一种将趋肤效应等效电路模型嵌入电路仿真器的方法，包括：建立电路中导体的趋肤效应等效电路模型以及模型计算公式；在电路仿真器中计算导体的直流电阻以及导体的低频电感；根据电路的实际应用确定最大频率；在电路仿真器中计算电阻系数αR和电感系数αL；在电路仿真器中计算第一比例系数RR；在电路仿真器中计算第二比例系数LL；在电路仿真器中计算三个电感以及四个电阻的数值。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104866685
【申请号】CN201510308864
【发明人】范象泉
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月7日