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本帖最后由 alexwang 于 2020-4-30 23:03 编辑
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EDA365原创 作者：锅包肉 2 R; H2 p/ R6 n" d: J
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+ @( t1 m+ F% `) R3 ?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。 ' \% Q8 c) m& c) ]2 U7 R
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/ u* t) f# q8 I问题一：198kHz超标 低频198k为差模噪声 , G% D0 A7 x3 P4 n; ^- g" [
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 0 K7 f! G J( z0 p/ I! t
常用手段为： # }, M. I" j: ~6 R; T i* w u' \
1、高频共模电容滤波 & m( y# ]+ R0 Y
2、调整共模电容接地点，减小共模环路及接地阻抗
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3、减小近场耦合 / [8 N4 u8 S! m- ?1 Y$ b* Q
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问题三：RE低频段超标 ) v m; ]# z2 a8 d; C
RE低频段由电源开关噪声引起的辐射问题 常用手段为： 2 l. d( t: ?& N. _: U
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） % n0 F @6 `! q$ R; o
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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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4 {. |( m& O, ~( S) e0 f1、滤波电路优化 & D# P6 x) M+ T* p
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2、PCB电路优化 J6 H( j+ f0 X, p) W0 S, a
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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
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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。
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3、近场耦合优化 0 A+ Q+ ~( V% a
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。
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1 _4 a& o5 X8 _; d4、共模电感优化
) U- Z+ o& O. Z. M在不增加占板面积，pin to pin的前提下，优化共模电感。 - C- E# T5 j; n& J
并通过对共模电感单体测试，识别器件单体差异。
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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。 . j2 S6 Y- ^. ?3 h. E
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) G9 q9 _' G/ G% t
- r( ^( g7 n5 J5 x' `4 f结论： 6 x* t$ w; S) Y& G( ^
1、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。 2 _$ |; h* [ D; C5 a5 M. r
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：
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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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