為什么共模電感效果沒(méi)有磁環(huán)好

一前情提要

相信大家已經(jīng)看出來(lái)了，這是一個(gè)投影儀的輻射發(fā)射測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為EN55032 Class B。此產(chǎn)品還有其他時(shí)鐘問(wèn)題，不過(guò)已經(jīng)解決了，我們現(xiàn)在重點(diǎn)關(guān)注100MHz-200MHz這部分超標(biāo)的數(shù)據(jù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這種像小山坡的包絡(luò)超標(biāo)，70%是電源造成的共模噪聲。

如下圖所示，輻射發(fā)射主要有兩種天線模型，分別是左邊的環(huán)形天線（差模輻射），右邊的單極子天線（共模輻射）。

這次我們不討論環(huán)形天線，簡(jiǎn)單介紹一下單極子天線的一個(gè)特點(diǎn)：

也就是說(shuō)，這個(gè)150MHz左右的包絡(luò)超標(biāo)，大概率是噪聲源+0.5米（或者更長(zhǎng)）的線輻射出來(lái)的，所以這個(gè)產(chǎn)品有以下幾種可能：

（1）噪聲從投影儀出來(lái)，通過(guò)電源線輻射出去；

（2）噪聲從AC/DC適配器出來(lái)，通過(guò)DC電源線輻射出去；

（3） 噪聲從AC/DC適配器出來(lái)，通過(guò)AC電源線輻射出去。

二劇情推進(jìn)

一般而言，AC/DC的噪聲都低于100MHz，所以噪聲從投影儀出來(lái)，通過(guò)電源線輻射出去的可能性更大。為了快速驗(yàn)證，我們可以直接把磁環(huán)加在電源線上（靠近投影儀），如下圖所示：

可以看到，加了磁環(huán)之后包絡(luò)基本消失，并且有5dB的余量。說(shuō)明噪聲確實(shí)是從投影儀出來(lái)，通過(guò)電源線輻射出去的。

三跌宕起

加磁環(huán)只是因?yàn)榉奖泸?yàn)證問(wèn)題，最終我們希望在PCB板上解決問(wèn)題，而不是在電源線上加磁環(huán)。于是把磁環(huán)去掉，在PCB上加了一個(gè)1000歐姆的共模電感，測(cè)試數(shù)據(jù)如下：

Amazing?。。?/p>

磁環(huán)效果很好，但是共模電感幾乎沒(méi)有效果！

四漸入高潮

到底是什么原因呢？我們可以先聊一聊共模電感。

共模電感和磁環(huán)都是濾除共模噪聲的器件，只是用在不同的位置。使用時(shí)，通過(guò)極高的共模阻抗阻止共模噪聲出去，但是PCB是個(gè)極其復(fù)雜的環(huán)境，很多時(shí)候噪聲會(huì)繞過(guò)共模電感，從而通過(guò)電源線等輻射出去。比如以下四種情況：

（1）電源的地線通過(guò)座子進(jìn)入PCB之后，立馬大面積鋪地，這種情況噪聲會(huì)通過(guò)PCB的地出去，而不通過(guò)共模電感；

（2）共模電感同層或者下層鋪滿了地，電源正負(fù)極的共模噪聲通過(guò)與地的分布電容出去，而不通過(guò)電感；

（3）共模電感進(jìn)行了分地設(shè)計(jì)，但是旁邊的地距離很近，分布電容很大，噪聲通過(guò)電源正負(fù)極與地的分布電容→地→地與地的分布電容→地與電源正負(fù)極的分布電容→電源線，從而使共模電感失去作用；

（4）共模電感進(jìn)行了分地設(shè)計(jì)，要注意兩個(gè)地之間的距離，距離越大，分布電容越小，阻抗越高，噪聲就更不容易出去。

而我們這個(gè)案例跟上面提到的第三個(gè)情況比較類似，如下圖所示，電源線的噪聲通過(guò)電源正負(fù)極走線與地的分布電容C1→地與地的分布電容C3→地與電源正負(fù)極走線的分布電容C2出去。其中，C3容值比較大， 因?yàn)榈嘏c地有效面積較大，距離也很小。容值大的情況下，容抗就小，噪聲就不從共模電感走，而是從分布電容出去。

為了減小C3，如左上圖所示，把地刮開(kāi)，增加兩個(gè)地的距離d。測(cè)試數(shù)據(jù)如下：

可以看到，割地之后，噪聲下降很多，讀點(diǎn)的情況下有2.59dB的余量。

五結(jié)局

通過(guò)這個(gè)案例我們可以發(fā)現(xiàn)，使用高阻抗器件來(lái)反射或者吸收噪聲，要非常注意不要給噪聲留有其他低阻抗的路徑，要不然高阻抗濾波器件的效果就會(huì)大打折扣。

責(zé)任編輯：haq