电源AC端口CE/RE问题分析
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(电源AC端口CE测试数据)
问题一:198kHz超标
低频198k为差模噪声
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
常用手段为:
1、高频共模电容滤波
2、调整共模电容接地点,减小共模环路及接地阻抗
3、减小近场耦合
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(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:
1、端口高频滤波电容
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)
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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:
滤波电路优化
PCB优化
近场耦合优化
共模电感优化
滤波电路优化
1
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(电源AC端口滤波电路)
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(优化后的电源AC端口滤波电路)
PCB电路优化
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(电源AC端口滤波电路)
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。
近场耦合优化
3
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
▲
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调整后
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共模电感优化
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在不增加占板面积,pin to pin的前提下,优化共模电感。
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。
共模电感差异对CE的影响
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结论
▲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。
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。
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
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改版后
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测试结果对比——RE
改版前
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改版后
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来源:网络