應(yīng)廣大網(wǎng)友的留言(幾個(gè)老朋友在酒桌上聊天),建議寫一篇關(guān)于電源端口濾波電路共地問題的仿真。這又是一個(gè)老生常談的問題,筆者在幾年前曾寫過一篇關(guān)于AC電源端口CE和RE超標(biāo)的案例,里面就有提到共地問題。前陣子筆者在某度上搜索EMC問題時(shí),發(fā)現(xiàn)那篇文章被多次轉(zhuǎn)載。時(shí)隔多年,在該案例的基礎(chǔ)上添加仿真對比研究,夕拾朝花,想來定然別有一番滋味。
本文中的部分圖片皆來源于筆者之前的文章,如有雷同,歡迎使用。
【案例回顧】
某AC電源端口CE高頻段超標(biāo)
PCB優(yōu)化點(diǎn)1:優(yōu)化共模噪聲路徑布線,共模電容布線短而粗,減小共模環(huán)路阻抗。
PCB優(yōu)化點(diǎn)2:靠近電源內(nèi)部的共模電容單點(diǎn)接地,減小共模環(huán)路面積,解決兩級共模電容共地問題。
優(yōu)化前后電源端口PCB布線情況如下圖所示:
優(yōu)化前后測試結(jié)果對比如下
【原理分析】
如下圖所示,共地問題由接地阻抗引起。但接地阻抗的存在是不可避免的,只能通過優(yōu)化濾波電路來解決該問題。
【共地問題解決方案】
共模電感前后Y電容應(yīng)分地處理,在PCB板上不建立連接關(guān)系,分別就近通過螺釘與機(jī)殼地相連;
【仿真模型】
針對上圖三種接地方式做仿真對比,CST仿真模型如下,包括機(jī)殼,PCB,共模電感3D模型及共模濾波電路。
模型說明:
1. 兩個(gè)3D模型的差別在于共模電感前后的GND是否通過PCB走線相連。
2. 如電路模型圖所示,圖中用一個(gè)小電阻來模擬螺釘?shù)慕拥刈杩?,不是很精確,僅用作仿真對比。
3. 采用接地方式1時(shí),電路中共模電感左右兩側(cè)的接地螺釘只有一個(gè)連接機(jī)殼,另一個(gè)不連接;采用接地方式2時(shí),共模電感左右兩側(cè)接地螺釘都連接機(jī)殼;采用接地方式3時(shí),與接地方式2的電路相同,但3D模型不同。
【仿真結(jié)果分析】
1. 接地方式1、2、3分別對應(yīng)下圖綠、藍(lán)、紅三條頻譜曲線。從仿真結(jié)果對比可知,采用接地方式3,CE全頻段,尤其是高頻段的噪聲都有顯著的下降。而接地方式2雖然比接地方式1好一些,但比接地方式3還是差很多,所以不推薦。
2. 對于接地方式1中,接地螺釘可以位于共模電感的左側(cè)或右側(cè),那么不同位置之間的差異也可以通過仿真得到。如下圖所示,不同位置的接地點(diǎn)會導(dǎo)致CE高頻段諧振頻點(diǎn)的偏移。
(內(nèi)容、圖片來源:CST仿真專家之路公眾號,侵刪)
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