为什么共模电感效果没有磁环好

一前情提要

相信大家已经看出来了，这是一个投影仪的辐射发射测试，测试标准为EN55032 Class B。此产品还有其他时钟问题，不过已经解决了，我们现在重点关注100MHz-200MHz这部分超标的数据。根据经验，这种像小山坡的包络超标，70%是电源造成的共模噪声。

如下图所示，辐射发射主要有两种天线模型，分别是左边的环形天线（差模辐射），右边的单极子天线（共模辐射）。

这次我们不讨论环形天线，简单介绍一下单极子天线的一个特点：

也就是说，这个150MHz左右的包络超标，大概率是噪声源+0.5米（或者更长）的线辐射出来的，所以这个产品有以下几种可能：

（1）噪声从投影仪出来，通过电源线辐射出去；

（2）噪声从AC/DC适配器出来，通过DC电源线辐射出去；

（3） 噪声从AC/DC适配器出来，通过AC电源线辐射出去。

二剧情推进

一般而言，AC/DC的噪声都低于100MHz，所以噪声从投影仪出来，通过电源线辐射出去的可能性更大。为了快速验证，我们可以直接把磁环加在电源线上（靠近投影仪），如下图所示：

可以看到，加了磁环之后包络基本消失，并且有5dB的余量。说明噪声确实是从投影仪出来，通过电源线辐射出去的。

三跌宕起

加磁环只是因为方便验证问题，最终我们希望在PCB板上解决问题，而不是在电源线上加磁环。于是把磁环去掉，在PCB上加了一个1000欧姆的共模电感，测试数据如下：

Amazing！！！

磁环效果很好，但是共模电感几乎没有效果！

四渐入高潮

到底是什么原因呢？我们可以先聊一聊共模电感。

共模电感和磁环都是滤除共模噪声的器件，只是用在不同的位置。使用时，通过极高的共模阻抗阻止共模噪声出去，但是PCB是个极其复杂的环境，很多时候噪声会绕过共模电感，从而通过电源线等辐射出去。比如以下四种情况：

（1）电源的地线通过座子进入PCB之后，立马大面积铺地，这种情况噪声会通过PCB的地出去，而不通过共模电感；

（2）共模电感同层或者下层铺满了地，电源正负极的共模噪声通过与地的分布电容出去，而不通过电感；

（3）共模电感进行了分地设计，但是旁边的地距离很近，分布电容很大，噪声通过电源正负极与地的分布电容→地→地与地的分布电容→地与电源正负极的分布电容→电源线，从而使共模电感失去作用；

（4）共模电感进行了分地设计，要注意两个地之间的距离，距离越大，分布电容越小，阻抗越高，噪声就更不容易出去。

而我们这个案例跟上面提到的第三个情况比较类似，如下图所示，电源线的噪声通过电源正负极走线与地的分布电容C1→地与地的分布电容C3→地与电源正负极走线的分布电容C2出去。其中，C3容值比较大， 因为地与地有效面积较大，距离也很小。容值大的情况下，容抗就小，噪声就不从共模电感走，而是从分布电容出去。

为了减小C3，如左上图所示，把地刮开，增加两个地的距离d。测试数据如下：

可以看到，割地之后，噪声下降很多，读点的情况下有2.59dB的余量。

五结局

通过这个案例我们可以发现，使用高阻抗器件来反射或者吸收噪声，要非常注意不要给噪声留有其他低阻抗的路径，要不然高阻抗滤波器件的效果就会大打折扣。

责任编辑：haq