成立于1962年的富士施乐立足自身开发、制造并全球行销世界一流办公多功能设备、打印机和印刷机,提供支持性解决方案与服务。多功能打印机中含有大量电子组件,为确保其通用性,这些组件往往采用模块化装配。因此这些组件可能彼此干扰,造成电磁兼容性(EMC)问题;此外,静电放电(ESD)也会影响单个组件的性能。为了尽早发现潜在的EMC问题,避免开发迭代,富士施乐决定使用达索系统CST Studio Suite开展电磁仿真。
在打印机的原型开发工作中,富士施乐发现在用户界面(UI)单元存在EMC问题。经过测试发现改变UI单元与框架间的触点数量能改善EMC性能,而耦合路径往往不清楚。为有效仿真这一问题,富士施乐需要能够同时仿真PCB和打印机框架,而二者在尺寸上的差异导致这项工作面临挑战。
CST Studio Suite可将PCB以3D模型的形式导入并集成至由CAD软件导入的金属框架模型。在CST Studio Suite的高性能计算功能(HPC)的支持下,通过多节点分布式计算(DC),以及GPU加速,整个模型仿真可在一个工作日完成。仿真揭示了设备内部的电流情况,从而找到了改变触点提高性能的原因。将仿真得到的EMI频谱与实物测量对比,发现二者吻合度良好。工程人员随即基于该仿真结果来改进设备的设计,采用了相应的对策,避免后续的产品发生类似问题。
团队还通过仿真模拟LED打印头的ESD静电防护水平。在CST Studio Suite中再现了ESD测试环境,以便分析不同的PCB设计。仿真结果与测量结果吻合良好,工程人员基于仿真结果整改PCB设计,提升了设备对ESD的抗扰能力。
通过使用CST Studio Suite仿真来代替部分实物的测量,不仅减少了所需的实体产品数量,同时也节省了项目研发时间及成本。借助仿真,富士施乐工程师团队在产品开模前就能有效预测EMC问题,找出EMC问题背后的机理,从而更加高效地解决EMC难题,使产品达到EMC设计指标。