常见的EMC滤波网络设计方案解析

引言

POC（Power Over Coaxial）同轴缆供电技术，利用同轴电缆整合视频传输与直流供电功能。该系统方案由前端POC摄像机、POC供电设备等组成，可以有效减少摄像头的布线长度，节省空间，减少施工人力成本。

PoC供电

常规监控系统布线中，一般需要布置电源专线给摄像机、录像机供电，以及网络专线（RJ45网线等）给网络摄像机、录像机传输图像信号（传输距离局限于100米），如图1。PoC是一种新型网络监控的布线传输方案，支持用一根同轴电缆给多台前端设备供网供电，传输距离超过300米，如图2，但由此带来的供电线受信号干扰问题需要通过适当的EMC滤波网络来解决。

图1

图2

PoC滤波网络设计

目前常见的EMC滤波网络方案有2阶或3阶方案，目的是构建一个足够带宽的阻抗网络，用以滤除从数MHz到GHz范围内的视频噪音。如图3，当使用PoC时，在电缆两端的PoC电感器充当同轴电缆的分流元件。要想使向前通道信号和反向通道信号尽量不受影响，PoC电路中就需要在带宽内阻抗很高的电感。

图3

在DC线路，IR导致的压降要足够小来保证电源效率，因此电感和线缆需要有较低的DCR。另外为了传输更高的功率和保持高效率，一般需要采用更高的传输电压。当然，在采用更高的传输电压时，AC耦合电容必须有合适的额定电压来匹配高压系统（如图4）

图4

这就对电感提出了以下几方面要求：

电感的阻抗必须足够大，才能有效的避免影响高速信号。

电感必须有足够的带宽来支持信号操作频率。

必须有足够高的饱和电流来支持全负载时通过的电流。

其他由于压降导致在电感上产生的噪音或干扰要足够小以降低对AC信号的影响。

对应的电感参数解释如下图5：

图5

■ L（电感量）：电感器必须在视频信号的频率范围内提供高阻抗，才能有效的支持交流信号。

■Isat（饱和电流）当电流更大时，电感值会显著下降，需要有很高的饱和电流，才能支持电路的负载直流电流。

■RL（DCR直流电阻）为了不影响DCR （ U=IR ）下降及能量的能量分布，应该选择较低的直流电阻。SRF（自谐频率） SRF必须要足够高，才可以支持电路的工作频率。如果SRF超过了工作频率，电感器的阻抗变大，电感就起到电容的作用了。

在现实中，为了覆盖反向通道频率和前信道频率，很难找到一个具有非常宽的带宽的电感器，若通过不同值和不同SRF的级联多重电感，就能构造出宽的带宽PoC电感。这样它们就能支持全负荷电流，且能够保持电感值来达到高阻抗（图6）。

图6

PoC滤波网络设计模拟

顺络电子可以提供不同尺寸和特性的电感来满足PoC滤波网络的需求，我们通过不同的解决方案模拟来看看实际的效果。

1）2阶方案-小尺寸

图片来自顺络

此方案中，对于1MHz~3GHz范围内的噪音抑制都在-22db以上，最大抑制频率大约在100MHz，接近-40dB。

2）3阶方案A—工业品

图片来自顺络

图片来自顺络

此方案中，对于1MHz~3GHz范围内的噪音抑制都在-33db以上，最大抑制频率大约在1000MHz，接近-45dB。

3）3阶方案B—车载品

图片来自顺络

图片来自顺络

此方案中，对于1MHz~3GHz范围内的噪音抑制都在-31db以上，最大抑制频率大约在30MHz，接近-45dB。

4）3阶方案C—小尺寸

图片来自顺络

图片来自顺络

在频率为8MHz-2GHz的范围内，阻抗均大于1.8 KOhm。

总结

1）整体三级滤波更好（二级滤波在100Mhz~500MHz的滤波效果比三级滤波略好）

2）2阶方案和三级方案C是小尺寸物料推荐，适用于电流较小，空间有限中应用。
责任编辑；zl