EMC整改实例：电源AC端口都有哪些坑？

alexwang

  H  ~1 ~: S+ R% H; k' R& [
' k9 \3 f' O# G5 b2 Z. n6 U

EMC整改实例：电源AC端口都有哪些坑？

8 l; Z7 o$ i. {6 C4 c

EDA365原创   作者：锅包肉

- ^0 Z' B& H" ^6 k" j2 t% ]

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。

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。

- }' `, e$ j/ A; T$ K/ S$ L/ C

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。

- v( P5 \% R  _1 ?9 O4 _

电源AC端口CE/RE问题分析

% o+ t# V$ i. T$ N

（电源AC端口CE测试数据）

问题一：198kHz超标

低频198k为差模噪声

9 A9 S4 W1 m) _7 F% ~: R$ n- x- u& ?

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

* W) t5 I# K8 I/ ]" T/ h

常用手段为：

. O: i7 K  L% u4 X. H: I

1、高频共模电容滤波

0 N$ O0 {7 _6 P6 X2 n" b. p

2、调整共模电容接地点，减小共模环路及接地阻抗

9 D# U+ P4 j* P9 Q4 ^" e, f

3、减小近场耦合

7 O3 B+ ?& Q  A4 r3 N; @$ i  a5 I2 S

9 q% k1 Z2 \# E7 e. m+ l1 O

（电源AC端口RE测试数据）

问题三：RE低频段超标

RE低频段由电源开关噪声引起的辐射问题

常用手段为：

/ U: G0 f& B4 P/ B- O/ I7 v

1、端口高频滤波电容

, G& P# @/ z* \( N$ J) o

2、加强电源参考地与机壳搭接

3、开关上升沿调整（影响效率）

' w+ _7 f: @. b. [; l" ~- n

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：

+ c6 [3 c9 l& G

滤波电路优化

PCB优化

近场耦合优化

共模电感优化

) s. U1 B1 `  \- y5 d$ L: P

1、滤波电路优化

/ h* \3 W, r( x) r1 y. N

（电源AC端口滤波电路）

（优化后的电源AC端口滤波电路）

6 |/ f. F! e' V" R3 ^( Z6 P

2、PCB电路优化

% L: k. ^& c+ N

（电源AC端口滤波电路）

# m4 B& z. W+ E+ a( ]. d" x" `

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

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。

# s  c# K2 j2 ]: n6 i

3、近场耦合优化

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。

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。

调整前：

( U0 _/ k# a: {% ?

4 l, h$ y7 x; T, @

调整后：

2 i: U. t) [0 W2 I+ X' a; n

3 _* \9 e- L: y6 @* u
2 J5 n3 d; F0 w5 _% j' K3 d

4、共模电感优化

$ S' d3 }7 K+ z7 F# r# u' r( S' A

在不增加占板面积，pin to pin的前提下，优化共模电感。

1 o% h3 D; w% a% x# W

并通过对共模电感单体测试，识别器件单体差异。

2 C# E+ O& \5 H. U

2 `6 D& \) D7 t; a/ D) {% M4 [1 Z

! R! s  ^5 f+ m& h/ ?9 }: J
; r5 d" T6 `4 V( d7 i; P: f: P

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。

共模电感差异对CE的影响

& F8 S" [" E& {( o

; f; k3 C6 B% f. x8 y! p

结论：

7 x# g) C/ a' ~# A, Z3 k$ N

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。

% q0 B9 ]# }& ]. H) e8 W- ^7 R0 B

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。

8 f/ W) @3 k# n8 V6 {2 f+ W

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。

测试结果对比——CE

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：

改版前：

, G5 M, i: B9 o3 }
7 v" A+ I8 E" _( Z- z

改版后：

8 [  i/ Q  g+ t" P+ U  u
# P0 X- o/ `& o0 O2 _

测试结果对比——RE

改版前

, {! g4 b$ C: j$ W5 @

改版后

' i& T9 ^2 K* g9 _5 z# s' ]

4 V3 s3 d( S' E6 e
& u0 {' y: f4 }" @0 K

出品丨EDA365

原创作者丨锅包肉

排版编辑丨阿迟

9 w- D" A  E$ T: |/ e; T& _3 E9 `8 j7 B' y2 C" j; S" g* ]  Y7 ~

注：本文为EDA365电子论坛原创文章，未经允许，不得转载。

0 r4 x" U. @" n, h/ C: Q4 K
# ~& p4 k+ c; _# H$ }

13671672266

还不错哦

zc333

不错的文章

x_xxxx

开始接触EMI调整的时候找不到头绪,难得让人想改行...
9 f( u; x5 Z7 N* [1 @

haohaoge

学习学习了，

harry_du

111111111111

NULI

不错，学到了