2022年的新冠疫情真的是一波未平一波又起。美好的国庆假期刚刚过去，朋友圈里晒风景的不多，晒红码黄码的人倒是不少。这倒是像极了雷电流分布图，红色区域代表着高电压/大电流，存在高压击穿/过电流的风险。因此借此标题衷心祝福祖国大地也无风雨也无情（疫情的情）。

CST的防雷仿真已经介绍了两期，分别介绍了浪涌发生器建模和典型防雷电路的仿真。

CST 防雷电路（一）

CST 防雷电路（二）

本期重点介绍基于CST的场路协同仿真方法的防雷仿真。场路协同相信大家一定不陌生，可以说是CST的看家本领了。场路协同仿真总共分三步：3D建模--->电路建模并与3D的连接--->场路协同仿真。

下面我们来详细介绍基于CST场路协同方法的防雷仿真。

【仿真流程】

第一步：3D建模，如下图所示。

为缩短仿真时间，只截取了下面电路图中电源输入到MOS之间的部分PCB作为仿真模型。其中黄色为电路中对应的GND，紫色为Vin+。分别在电源输入pin，MOV的位置，以及MOS Vds位置增加端口。

第二步：电路建模并与3D的连接，如下图所示。其中浪涌发生器电路可以参考CST 防雷仿真（一）

第三步：场路协同仿真

首先在schematic中创建transient仿真任务。在这里可以选择“传统”的场路协同方法，即Transient (Combine results)，也可以选择真正的场路协同仿真，即CST transient co-simulation。如下图所示。

CST: “Traditional” Co-Simulation.

CST transient co-simulation: True Transient Co-Simulation.

由于浪涌信号时间相比ESD信号时间长得多，所以如果使用CST transient co-simulation方法，仿真时间较长。因此可以根据仿真应用场景，选择更合适的仿真方法。在这个案例中，笔者采用的“传统”的场路协同方法。

【仿真结果分析】

一、浪涌电压分析

观察浪涌电压注入后PCB的整体电场分布及局部MOS Vds的电场分布。有MOV的条件下，MOV后的PCB走线残压明显较小，MOS Vds的电场明显较小，也可以通过对比残压曲线得到该结论。

PCB电场分布动图对比：

无MOV

有MOV

局部MOS Vds的电场分布对比：

无MOV

有MOV

MOS Vds对比图：

二、浪涌电流分析

观察浪涌电压注入后PCB的整体表面电流分布及局部Load上的电流分布。有MOV的条件下，浪涌电流基本集中在MOV之前，在MOV后的PCB走线上，浪涌电流明显较小，Load上的电流明显较小，也可以通过对比Load上的浪涌电流曲线得到该结论。

表面电流分布动图对比：

无MOV

有MOV

表面电流分布云图对比:

无MOV

有MOV

Load电流分布对比图：

【总结】

1. CST的场路协同仿真方法非常适合含有非线性器件电路的瞬态仿真分析。

2. 浪涌仿真由于频率较低，求解器的选择及仿真方法的选择对仿真时间的影响较大。

3. 防雷设计如同治水，堵不如疏。但即使是增加了防雷器/器件，后级仍然存在一定的残压。这就需要考虑到广义的电磁兼容性设计，让每个器件在雷击环境下都能正常工作。

从雷电来时的风卷江湖雨暗村，到防雷设计后的卷地风来忽吹散。愿所有的电磁兼容设计都能够也无风雨也无晴。至此防雷系列结束，感谢各位。

（内容、图片来源：CST仿真专家之路公众号，侵删）

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