Effiziente Modellierung der Elektromagnetischen Interferenz einer Gallium-Nitrid-Halbbrücke

Jan Hansen; Bernd Deutschmann

doi:10.1007/s00502-022-01119-9

Effiziente Modellierung der Elektromagnetischen Interferenz einer Gallium-Nitrid-Halbbrücke

Translated title of the contribution: Efficient electromagnetic interference modeling of a gallium nitride half bridge

Jan Hansen^*, Bernd Deutschmann

^*Corresponding author for this work

Research output: Contribution to journal › Article › peer-review

Abstract

This paper investigates the use of simulations of the electromagnetic emission (EMI) caused by the switching activity of a gallium nitride half bridge used in a power electronics application to predict the maximum generated conducted emission at the power supply lines. By using a simulation model of the voltage method defined in the CISPR25 standard, the important parasitic elements of the electronic components and the measurement setup are taken into account, but complicated modeling and simulation techniques are avoided. It shows that a simple circuit simulation is an effective alternative to predict emissions at an early design stage. Examples of simulation models and simulation setups as well as the measurement of the emissions are presented. The simulation data match the measurements well and provide a good estimate of electromagnetic interference already in the initial phase of new developments.

Translated title of the contribution	Efficient electromagnetic interference modeling of a gallium nitride half bridge
Original language	German
Pages (from-to)	95-102
Number of pages	8
Journal	Elektrotechnik und Informationstechnik
Volume	140
Issue number	1
Early online date	20 Jan 2023
DOIs	https://doi.org/10.1007/s00502-022-01119-9
Publication status	Published - Feb 2023

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10.1007/s00502-022-01119-9Licence: CC BY 4.0

s00502-022-01119-9Final published version, 1.76 MBLicence: CC BY 4.0

Cite this

@article{11961233eda04223a0e6878316c42c19,

title = "Effiziente Modellierung der Elektromagnetischen Interferenz einer Gallium-Nitrid-Halbbr{\"u}cke",

abstract = "In diesem Beitrag wird die Verwendung von Simulationen zur Vorhersage der an den Stromversorgungsleitungen einer leistungselektronischen Anwendung maximal erzeugten leitungsgebundenen St{\"o}remission untersucht, die durch die Schaltaktivit{\"a}t einer Gallium-Nitrid-Halbbr{\"u}cke verursacht wird. Der Ansatz, der ein Simulationsmodell der in der CISPR25-Norm definierten Spannungsmessungsmethode verwendet, ber{\"u}cksichtigt die wichtigen parasit{\"a}ren Elemente der elektronischen Komponenten und des Messaufbaus, vermeidet jedoch komplizierte Modellierungs- und Simulationstechniken und zeigt eine einfache Schaltungssimulation als effiziente Alternative zur genauen Vorhersage der Emission in einer fr{\"u}hen Entwicklungsphase. Es werden Beispiele f{\"u}r die Simulationsmodelle und den Simulationsaufbau sowie die Messung der Emissionen vorgestellt. Die Simulationsdaten stimmen mit den Messungen {\"u}berein und erm{\"o}glichen bereits in der Anfangsphase von Neuentwicklungen eine gute Absch{\"a}tzung der elektromagnetischen St{\"o}rungen.",

keywords = "Capacitive coupling, Circuit simulation, Common-mode and differential-mode interference, Electromagnetic interference, Electromagnetic interference simulation, Gallium nitride, Half bridge, Power semiconductor",

author = "Jan Hansen and Bernd Deutschmann",

note = "Funding Information: This work has been supported by the “University SAL Labs” initiative of Silicon Austria Labs (SAL) and its Austrian partner universities for applied fundamental research for electronic based systems. We thank Herbert Hackl for performing the measurements with the GaN half bridge and Amin Pak for the PCB design, assembly, and testing. Publisher Copyright: {\textcopyright} 2023, The Author(s).",

year = "2023",

month = feb,

doi = "10.1007/s00502-022-01119-9",

language = "deutsch",

volume = "140",

pages = "95--102",

journal = "Elektrotechnik und Informationstechnik",

issn = "0932-383X",

publisher = "Springer Wien",

number = "1",

}

TY - JOUR

T1 - Effiziente Modellierung der Elektromagnetischen Interferenz einer Gallium-Nitrid-Halbbrücke

AU - Hansen, Jan

AU - Deutschmann, Bernd

N1 - Funding Information: This work has been supported by the “University SAL Labs” initiative of Silicon Austria Labs (SAL) and its Austrian partner universities for applied fundamental research for electronic based systems. We thank Herbert Hackl for performing the measurements with the GaN half bridge and Amin Pak for the PCB design, assembly, and testing. Publisher Copyright: © 2023, The Author(s).

PY - 2023/2

Y1 - 2023/2

N2 - In diesem Beitrag wird die Verwendung von Simulationen zur Vorhersage der an den Stromversorgungsleitungen einer leistungselektronischen Anwendung maximal erzeugten leitungsgebundenen Störemission untersucht, die durch die Schaltaktivität einer Gallium-Nitrid-Halbbrücke verursacht wird. Der Ansatz, der ein Simulationsmodell der in der CISPR25-Norm definierten Spannungsmessungsmethode verwendet, berücksichtigt die wichtigen parasitären Elemente der elektronischen Komponenten und des Messaufbaus, vermeidet jedoch komplizierte Modellierungs- und Simulationstechniken und zeigt eine einfache Schaltungssimulation als effiziente Alternative zur genauen Vorhersage der Emission in einer frühen Entwicklungsphase. Es werden Beispiele für die Simulationsmodelle und den Simulationsaufbau sowie die Messung der Emissionen vorgestellt. Die Simulationsdaten stimmen mit den Messungen überein und ermöglichen bereits in der Anfangsphase von Neuentwicklungen eine gute Abschätzung der elektromagnetischen Störungen.

AB - In diesem Beitrag wird die Verwendung von Simulationen zur Vorhersage der an den Stromversorgungsleitungen einer leistungselektronischen Anwendung maximal erzeugten leitungsgebundenen Störemission untersucht, die durch die Schaltaktivität einer Gallium-Nitrid-Halbbrücke verursacht wird. Der Ansatz, der ein Simulationsmodell der in der CISPR25-Norm definierten Spannungsmessungsmethode verwendet, berücksichtigt die wichtigen parasitären Elemente der elektronischen Komponenten und des Messaufbaus, vermeidet jedoch komplizierte Modellierungs- und Simulationstechniken und zeigt eine einfache Schaltungssimulation als effiziente Alternative zur genauen Vorhersage der Emission in einer frühen Entwicklungsphase. Es werden Beispiele für die Simulationsmodelle und den Simulationsaufbau sowie die Messung der Emissionen vorgestellt. Die Simulationsdaten stimmen mit den Messungen überein und ermöglichen bereits in der Anfangsphase von Neuentwicklungen eine gute Abschätzung der elektromagnetischen Störungen.

KW - Capacitive coupling

KW - Circuit simulation

KW - Common-mode and differential-mode interference

KW - Electromagnetic interference

KW - Electromagnetic interference simulation

KW - Gallium nitride

KW - Half bridge

KW - Power semiconductor

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85146560518&partnerID=8YFLogxK

U2 - 10.1007/s00502-022-01119-9

DO - 10.1007/s00502-022-01119-9

M3 - Artikel

AN - SCOPUS:85146560518

SN - 0932-383X

VL - 140

SP - 95

EP - 102

JO - Elektrotechnik und Informationstechnik

JF - Elektrotechnik und Informationstechnik

IS - 1

ER -

Effiziente Modellierung der Elektromagnetischen Interferenz einer Gallium-Nitrid-Halbbrücke

Abstract

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