DIN EN 62433-2-2010 EMC IC modelling - Part 2 Models of integrated circuits for EMI behavioural simulation - Conducted emissions modelling (ICEM-CE) (IEC 62433-2 2008) German versi.pdf

1、Mai 2010DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 21DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 31.200

2、; 33.100.20!$uV“1618251www.din.deDDIN EN 62433-2EMV-IC-Modellierung Teil 2: Modelle integrierter Schaltungen fr die Simulation desVerhaltens bei elektromagnetischer Beeinflussung Modellierung leitungsgefhrter Aussendungen (ICEM-CE)(IEC 62433-2:2008);Deutsche Fassung EN 62433-2:2010EMC IC modelling P

3、art 2: Models of integrated circuits for EMI behavioural simulation Conducted emissions modelling (ICEM-CE) (IEC 62433-2:2008);German version EN 62433-2:2010Compatibilit lectromagntique (CEM) Partie 2: Modles de circuits intgrs pour la simulation du comportement lors deperturbations lectromagntiques

4、 Modlisation des missions conduites (ICEM-CE) (CEI 62433-2:2008);Version allemande EN 62433-2:2010Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 44 SeitenDIN EN 62433-2:2010-05 2 Beginn der Gltigkeit Die von CENELEC am 2009-12-01 angenommene EN 62433-2 gilt a

5、ls DIN-Norm ab 2010-05-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN IEC 62433:2005-12. Fr diese Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthal

6、tene IEC-Publikation wurde vom SC 47A Integrated circuits“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (maintenance result date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu

7、diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschni

8、ttsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitie

9、rten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen.

10、 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 62433-2 Januar 2010 ICS 31.200 Deutsche Fassung EMV-IC-Modellierung Teil 2: Modelle integrierter Schaltungen fr die Simulation des Verhaltens bei elektromagnetischer Beeinflussung Modellierung leitungsgefhrter Aussendungen (ICEM-CE) (IEC 62433-2:

11、2008) EMC IC modelling Part 2: Models of integrated circuits for EMI behavioural simulation Conducted emissions modelling (ICEM-CE) (IEC 62433-2:2008) Compatibilit lectromagntique (CEM) Partie 2: Modles de circuits intgrs pour la simulation du comportement lors de perturbations lectromagntiques Modl

12、isation des missions conduites (ICEM-CE) (CEI 62433-2:2008) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2009-12-01 angenommen. Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderun

13、g der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deut

14、sch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind

15、die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Sl

16、owakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Zentralsekretariat: Avenue Marnix 17,

17、 B-1000 Brssel 2010 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62433-2:2010 DDIN EN 62433-2:2010-05 EN 62433-2:2010 Vorwort Der Text des Schriftstcks 47A/794/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe von IE

18、C 62433-2, ausgearbeitet von dem SC 47A Integrated circuits“ des IEC/TC 47 Semiconductor devices“, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und von CENELEC am 2009-12-01 als EN 62433-2 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebene

19、 durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2010-09-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die der EN entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2012-12-01 Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt. Anerkennungsnotiz Der Te

20、xt der Internationalen Norm IEC 62433-2:2008 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 62433-2:2010-05 EN 62433-2:2010 Inhalt SeiteVorwort .2 1 Anwendungsbereich.6 2 Normative Verweisungen .6 3 Begriffe .6 4 Grundprinzipien 7 4.1 Allgemeines7 4.2 Leitungsge

21、fhrte Aussendungen durch Kernaktivitten (digitaler Verursacher) .7 4.3 Leitungsgefhrte Aussendungen durch Ein-/Ausgangsaktivitten (I/O) 7 5 Grundkomponenten8 5.1 Allgemeines8 5.2 Interne Aktivitt (IA)8 5.3 Passives Verteilernetz (PDN; en: Passive Distribution Network).9 6 IC-Makromodelle 11 6.1 Allg

22、emeines11 6.2 Allgemeines IC-Makromodell .11 6.3 Blockbezogenes IC-Makromodell 12 6.4 Teilmodellbezogenes IC-Makromodell.15 7 Anforderungen an die Parameterermittlung.17 7.1 Allgemeines17 7.2 Umgebungsbedingte Einschrnkungen fr die Ermittlung.17 7.3 Ermittlung der IA-Parameter 17 7.4 Ermittlung der

23、PDN-Parameter 17 7.5 Ermittlung der IBC-Parameter17 Anhang A (informativ) Erzeugung der Modellparameter.18 A.1 Einleitung18 A.2 Standardstruktur und Standardwerte .18 A.2.1 Allgemeines18 A.2.2 IA-Parameter18 A.2.3 PDN-Parameter19 A.3 Erzeugung der Modellparameter aus den Entwurfs-Informationen .20 A

24、.3.1 Allgemeines20 A.3.2 IA-Parameter20 A.3.3 PDN-Parameter24 A.4 Erzeugung der Modellparameter durch Messungen26 A.4.1 IA-Parameter26 A.4.2 PDN-Parameter28 Anhang B (informativ) Optimierung von Entkopplungskondensatoren .37 3 DIN EN 62433-2:2010-05 EN 62433-2:2010 SeiteAnhang C (informativ) Vorhers

25、age leitungsgefhrter Aussendungen.39 Anhang D (informativ) Vorhersage leitungsgefhrter Aussendungen auf Leiterplattenebene40 Literaturhinweise.41 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen 42 Bilder Bild 1 Beispiel

26、der Zerlegung eines digitalen IC fr die Analyse leitungsgefhrter Aussendungen7 Bild 2 IA-Komponente8 Bild 3 Beispiel von IA-Kennwerten im Zeitbereich.9 Bild 4 Beispiel von IA-Kennwerten im Frequenzbereich9 Bild 5 Beispiel eines PDN mit vier Anschlssen und konzentrierten Elementen 10 Bild 6 Beispiel

27、eines PDN mit sieben Anschlssen und verteilten Elementen10 Bild 7 Beispiel eines PDN mit zwlf Anschlssen unter Anwendung der Matrixdarstellung .11 Bild 8 Allgemeines IC-Makromodell.11 Bild 9 Beispiel einer Blockkomponente .12 Bild 10 Beispiel von Blockkomponenten fr I/Os.13 Bild 11 Beispiel der IBC

28、mit zwei internen Anschlssen .13 Bild 12 Verknpfung zwischen Blcken und IBC.14 Bild 13 Blockbezogenes IC-Makromodell14 Bild 14 Beispiel des blockbezogenen IC-Makromodells15 Bild 15 Beispiel eines einfachen Teilmodells.16 Bild 16 Teilmodellbezogenes IC-Makromodell 16 Bild A.1 Schaltbild zur Ermittlun

29、g des typischen Gatestromes21 Bild A.2 Stromspitze bei einem Schaltbergang .21 Bild A.3 Beispiel der IA-Ermittlung aus dem Entwurf.22 Bild A.4 Einfluss der Technologie22 Bild A.5 Endgltige Stromschwingungsform fr eine Programmperiode.23 Bild A.6 Vergleich zwischen Messung und Simulation23 Bild A.7 M

30、odell eines Gehuses mit konzentrierten Elementen24 Bild A.8 Schaltstruktur der Netzliste 25 Bild A.9 Prinzip der IA-Berechnung .26 Bild A.10 Verfahren zur Modellierung von iA(t)27 Bild A.11 Messung von iExt(t) nach IEC 61967-4 27 Bild A.12 Verlauf von iA(t) und iExt(t) .28 Bild A.13 Beispiel eines H

31、ardwareaufbaus zur Ermittlung der PDN-Parameter .29 Bild A.14 50-Ohm-Miniaturkoaxialsteckverbinder30 Bild A.15 Impedanzsonde mittels zweier Miniaturkoaxialsteckverbinder 30 Bild A.16 Anschlsse, unterbrochen und im Kurzschluss .30 Bild A.17 Modell der Messsonde .31 4 DIN EN 62433-2:2010-05 EN 62433-2

32、:2010 SeiteBild A.18 Ausschlussverfahren31 Bild A.19 Beispiel einer vordefinierten PDN-Struktur 32 Bild A.20 RL-Konfiguration.33 Bild A.21 RLC-Konfiguration 33 Bild A.22 RLC-Konfiguration mit magnetischer Kopplung .34 Bild A.23 Impedanz von Vcc und Gnd.34 Bild A.24 Vollstndige PDN-Komponente .35 Bil

33、d A.25 Messaufbau fr die Korrelation (links), Messergebnis und Vorhersage (rechts).35 Bild A.26 Messaufbau zur Messung des internen Entkopplungskondensators 36 Bild B.1 Ersatzschaltbild des vollstndigen elektronischen Systems37 Bild B.2 Vorhersage und Messungen der Impedanz.38 Bild C.1 Normierter Pr

34、faufbau nach IEC 61967-4 .39 Bild C.2 Vergleich von Vorhersage und Messung.39 Bild D.1 Vorhersage des Vdcc-Rauschpegels auf Leiterplattenebene .40 Bild D.2 Gute bereinstimmung mit der Rauschhllkurve 40 Tabellen Tabelle A.1 Typische Parameter fr die Technologien der CMOS-Logik .18 Tabelle A.2 bliche

35、Anzahl der logischen Gatter in Abhngigkeit von der CPU-Technologie .19 Tabelle A.3 Parameter von R, L und C fr die verschiedenen Gehusetypen20 Tabelle A.4 Messkonfigurationen und ermittelte RLC-Parameter .32 5 DIN EN 62433-2:2010-05 EN 62433-2:2010 1 Anwendungsbereich Dieser Teil von IEC 62433 besch

36、reibt Makromodelle integrierter Schaltungen (IC; en: integrated circuit) fr die Simulation leitungsgefhrter elektromagnetischer Aussendungen auf einer Leiterplatte. Diese Model-lierung wird allgemein als Modellierung der EMV-Eigenschaften integrierter Schaltungen leitungsgefhrte Aussendung (ICEM-CE;

37、 en: Integrated Cricuit Emission Model Conducted Emission) bezeichnet. Das ICEM-CE-Modell dient ebenso zur Modellierung einer Chip-Schaltung, eines Funktionsblocks oder eines urheberrechtlich geschtzten Blocks (IP; en: intellectual property). Das ICEM-CE-Modell kann sowohl zur Modellierung von analo

38、gen als auch von digitalen ICs angewandt werden. Fr die leitungsgefhrten Aussendungen gibt es hauptschlich zwei Verursacher: die leitungsgefhrten Aussendungen durch Stromversorgungsanschlsse und die Strukturen der Bezugsmasse; die leitungsgefhrten Aussendungen durch Eingangs-/Ausgangsanschlsse (I/O)

39、. Das ICEM-CE-Modell bercksichtigt diese zwei Arten der Verursachung in einem einzigen Ansatz. Diese Norm definiert Strukturen und Komponenten der Makromodellierung fr die Simulation elektromagne-tischer Beeinflussung unter Bercksichtigung der internen Aktivitten von integrierten Schaltkreisen. Dies

40、e Norm legt allgemeine Daten fest, die in unterschiedliche Formate oder Sprachen wie IBIS, IMIC, SPICE, VHDL-AMS und Verilog umgesetzt werden knnen. Zur Abdeckung smtlicher leitungsgefhrter Aus-sendungen wurde als Standard fr das Simulationsumfeld das Format SPICE gewhlt. Diese Norm legt auch die An

41、forderungen an die Informationen fest, die in jedes ICEM-CE-Modell oder in Teil-komponenten des Modells fr die Verbreitung des Modells eingearbeitet werden mssen, die Syntaxbeschreibung ist jedoch nicht Bestandteil dieser Norm. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die A

42、nwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Ver-weisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 61967 (alle Teile), Integrated Circuits Measurement of electromagne

43、tic emissions, 150 kHz to 1 GHz IEC 61967-4, Integrated Circuits Measurement of electromagnetic emissions, 150 kHz to 1 GHz Part 4: Measurement of conducted emissions 1 /150 direct coupling method 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 externer Anschluss IC-M

44、akromodellanschluss, der das Modell zum Beispiel ber die Anschlussstifte fr die Stromversorgung bzw. die I/O-Anschlussstifte mit der Umgebung auerhalb des IC verbindet ANMERKUNG Die Bezeichnung fr jeden externen Anschluss beginnt in diesem Dokument mit ET“. 6 DIN EN 62433-2:2010-05 EN 62433-2:2010 3

45、.2 interner Anschluss Anschluss einer Komponente des IC-Makromodells, der die Komponente mit einer anderen Komponente des IC-Makromodells verbindet ANMERKUNG Die Bezeichnung fr jeden internen Anschluss beginnt in diesem Dokument mit IT“. 4 Grundprinzipien 4.1 Allgemeines Auf dem Silizium integrierte

46、r Schaltungen werden immer mehr Gates untergebracht, und der technische Fort-schritt entwickelt sich schnell weiter. Um das elektromagnetische Verhalten von Einrichtungen vorherzu-sagen, ist es notwendig die Schaltvorgnge der Eingangs- und Ausgangsschnittstellen sowie die internen Aktivitten einer i

47、ntegrierten Schaltung effektiv zu modellieren. Bild 1 zeigt ein Beispiel der Zerlegung eines IC fr eine Analyse leitungsgefhrter Aussendungen. Die interne digitale Aktivitt (Verursacher) ist eine Quelle elektromagnetischen Rauschens, das whrend des Schalt-vorgangs eines aktiven Bauelements erzeugt w

48、ird. Der Kopplungspfad verbreitet die Aussendungen zu den externen Anschlsse des IC: Anschlussstifte/Kontaktflchen. Der Kopplungspfad ist das Versorgungs-Ver-teilernetz bzw. die Eingangs-/Ausgangsleitungen innerhalb des IC. Bild 1 Beispiel der Zerlegung eines digitalen IC fr die Analyse leitungsgefhrter Aussendungen 4.2 Leitungsgefhrte Aussendungen durch Kernaktivitten (digitaler Verursacher) Die Transienten des Stroms werden auf dem IC-Chip im Kernbereich erzeugt. Aufgrund der Kenngren der digitalen Kopplungsfade, des passiven Verteilernetzes auf der Leiterplatte (PCB