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本帖最后由 alexwang 于 2020-4-30 23:03 编辑
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' ^5 R3 R& B3 N/ L5 u# j8 [/ rEDA365原创 作者：锅包肉
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相信不少硬件工程师朋友们都和我一样，也看过《长安十二时辰》。精美的画面，紧张的剧情，严谨的推理，抽丝剥茧，层层推进。相比破案本身，每个人背后的故事更吸引人。
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与破案一样，作为一个EMC工程师，EMC问题定位是基本功。也需要抽丝剥茧的探求问题背后的原因。
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所以今天和大家分享一个结果完美，过程细腻的电源AC端口CE/RE问题分析的案例。
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问题一：198kHz超标 低频198k为差模噪声 : b+ q* Z& V5 ]6 ]# F' n
常用手段为：增加差模滤波插损，增加电容或电感感量 问题二：CE高频段超标/余量不足 CE高频段通常为共模接地不良及近场耦合，无法通过电感滤波改善 3 {8 r; s `! z6 T( z7 M
常用手段为： 3 t" P N% U. `0 W8 |1 A
1、高频共模电容滤波 . s: U+ W' F" [, ]1 }" b
2、调整共模电容接地点，减小共模环路及接地阻抗 7 u% h8 w% R9 X0 d) q4 E
3、减小近场耦合
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问题三：RE低频段超标 0 N8 ?. ^! V+ s3 P! {3 m, x
RE低频段由电源开关噪声引起的辐射问题 常用手段为：
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1、端口高频滤波电容
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2、加强电源参考地与机壳搭接
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3、开关上升沿调整（影响效率）
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2 g3 ~8 n* L0 l% T* G# ]4 z% q& B分析完了问题，接下来从下面几个方面介绍AC端口滤波电路优化方案：
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. Q# S6 t3 o9 q1 v1、滤波电路优化
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2、PCB电路优化 ; z$ }: F$ B4 Z0 B5 w4 k, C6 i7 {
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PCB优化点1：优化共模噪声路径布线，共模电容布线短而粗，减小共模环路阻抗 4 O9 N4 s1 ]1 O' ~: R/ h
PCB优化点2：靠近电源内部的共模电容单点接地，减小共模环路面积，解决两级共模电容共地问题。 5 ^$ O& |3 P! [9 w% z& ^" v( Y( L4 ^
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3、近场耦合优化 8 l' Z3 [: V7 s9 k" i
AC电源连接器内部cable线较长，且靠近两级共模电感正上方，极易与共模电感产生近场耦合。
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经过对比验证发现，电源CE高频段噪声，为该cable线导致，调整CABLE线的位置，该频点降低5dB以上。 9 q' a I4 v0 [5 u4 m, Y8 h/ g
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4、共模电感优化
& b- ^5 H! V1 S. X, L在不增加占板面积，pin to pin的前提下，优化共模电感。 : M+ Y% b( a4 Z) u6 O+ f% x# F& Y
并通过对共模电感单体测试，识别器件单体差异。 7 W- |/ h' r6 u
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结论：受限于我司当前LCR测试仪器的频率范围最大只有200kHz，从共模电感的感量变化曲线可知，15~20匝共模电感的共模分量谐振点大于200kHz，而30匝共模电感共模分量谐振点在150k~200kHz之间。4款电感的差模分量在200kHz之间较为稳定，未出现谐振点。 / r, ~% w& K# @: P
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" s1 w6 G7 j+ I3 b' f8 x结论：
5 S4 o6 B* A7 h6 Z1、从以上数据可知，开关基频的测试结果基本与共模电感差模感量成正比。
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2、CE高频段测试结果与共模电感感量相关性不大，但与共模电感匝间寄生电容，两级电感之间的近场耦合，及电感与电源输入cable 线之间的耦合等因素强相关。 $ E( e t# j% u3 n |
从测试结果可知，共模电感B高频测试结果较好，而该厂家电感的主要差异在于磁芯横截面积较小，虽然感量小，但两个电感之间耦合也相应减弱。 后续计划：调查不同电感的磁材，综合各家优点，全面优化共模电感。
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对多家供应商不同匝数电感的CE RE测试结果可知，共模电感B+共模电感A10mH电感可以同时解决CE的高频和低频问题，同时RE裕量充足，为当前最优解决方案，测试结果如下图所示： 6 r& N. J0 J \% p- P" C$ f* D
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7 i6 X+ Y3 w" T/ |, h1 p 注：本文为EDA365电子论坛原创文章，未经允许，不得转载。
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发表于 2019-8-29 15:40
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