电源EMC低频辐射问题解决实例

一前言

电源的一些高频辐射问题可能通过简单的加一颗共模电感或者加一些RC吸收电路就能解决，但是在低频方面或者是电源的PWM信号基频超标的话，问题就没有办法简单的通过器件来解决。下面是我在实际中遇到的电源低频问题的解决方案。

二实际案例分享

上图为某车载充电器测试数据，我们可以看到超标点为0.23MHz，AV值超标了3.41dB。

该充电器的组成为：24V供电线通过线束进来分别给两块DC/DC板供电，其中一块充电板是通过两根插针连接24V的正负极，再通过DC/DC转为5V供给TYPE-C口接负载供电，另一块为24V供电线给DC/DC供电转为5V供给USB口接负载供电，通过测试频段数据可以看出，0.23MHz是基频，通过客户了解到这个开关频率为24V转5V的TYPE-C供电芯片的开关频率。

【整改方法】：

将24V输入电源的地使用铜丝连接到TYPE-C的接口外壳上。可以通过测试，余量有2.32dB。测试数据如下图：

【原理分析】：

信号喜欢走阻抗最低的路径：

Z=R+j×2πfL

(Z：阻抗；R：电阻；f：频率；L：感抗)。

根据公式可知，当我们的频率很低时，Z=R，R=ρL/S（ρ：电阻率，材料固有属性；L：导体长度，长度越长，电阻越大；S：横截面积，面积越大，电阻越小）。

我们曾经做过一个实验，使用信号源产生一个正弦波，接一根比较长的线然后接一个电阻接到导线外壳地回到负极，在电阻的负极接一根较短的导线连接导线外壳地，在短的导线处接收信号。如下图所示：

根据上图的实验，我们可以画出它的地回流路径图，有两条地回流路径，其中一条是从电阻的负极到导线外壳再从导线远端回到信号负极，另一条是从电阻的负极到导线外壳再到从额外加的短导线回到信号负极。如下图所示：

从下图结果我们可以看到，在短的导线处接收的能量越低频段的能量越强，可以确认当频段很低的时候信号会走阻抗更低的路径，也就是导线更短的地线。

回到我们的实际整改的案例，我们在TYPE-C口的电源输入输出都已经加了一些大电容进行滤波，但是都没什么效果，最后的整改方案是将24V输入电源的地使用铜丝连接到TYPE-C的接口外壳上，这里就是使噪声从这根电阻小的短铜丝回流而不从电源输入的1.5米长的电源线束回流。

三总结

EMC问题的解决办法有屏蔽、接地、滤波，所以我们在解决问题的时候并不一定只有一两个方法，我们可以通过噪声超标的原理分析来选择哪种更方便、便宜、高效的解决方案。