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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。
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。
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。
电源AC端口CE/RE问题分析
（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
（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）
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
（电源AC端口滤波电路）
（优化后的电源AC端口滤波电路）
PCB电路优化 2
（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 ▲
调整后 ▲
共模电感优化 4
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。
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
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 ▲
改版后 ▲
测试结果对比——RE
改版前 ▲
改版后 ▲
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发表于 2019-8-2 14:48:35
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