【经验】解析共模滤波器抑制EM频段的EMI噪声，解决FM频段传导辐射的方案

时间： 2022-01-19 来源：韬略科技

技术问答

电源网络的EMI性能在噪声敏感型系统中至关重要，例如汽车电路，尤其是涉及开关模式电源(SMPS)的情况下。工程师可能需要花费大量时间来减少传导 (CE)和电磁辐射骚扰(RE)。特别是，在测量CE时，FM频段（76 MHz至~108 MHz）可能是最难达到要求并通过测试的区域。本文韬略科技主要介绍共模滤波器抑制EM频段的EMI噪声，解决FM频段传导辐射的方案。

一、FM频段中的CE噪声为何难以消除？

低频（AM频段）CE中的噪声主要为差模(DM)噪声，高频（FM频段）CE中的噪声主要为共模(CM)噪声。共模噪声电流由PCB上电压变化的节点产生，电流通过杂散电容泄漏至参考地，然后返回正负输入电缆（参见图1）。因为PCB周围的杂散电容非常复杂，所以无法仿真杂散电容和预估FM频段的传导EMI。

低频（AM频段）CE中的噪声主要为差模(DM)噪声。高频（FM频段）CE中的噪声主要为共模(CM)噪声。共模噪声电流由PCB上电压变化的节点产生。电流通过杂散电容泄漏至参考地，然后返回正负输入电缆（参见图1）。因为PCB周围的杂散电容非常复杂，所以无法仿真杂散电容和预估FM频段的传导EMI。

在实际测试中，改变开关频率、开关压摆率、开关节点布局、热回路布局、电感，甚至是输入电缆和负载的位置都可以有效降低FM频段的EMI，但每种方法的功效因电路板而异。

二、案例

产品：汽车导航

测试项目： CE电流法

根据CISPR 25 EMI设置，采用电流探头法来测量CE，如图2所示。电流CE方法不是测量LISN的电压输出，而是利用高带宽电流探头来测量通过电源线或线束传送的共模噪声信号每次扫描时采集CE的峰值和平均数据，并与标准限值进行比较。

共模滤波器抑制EM频段的EMI噪声

共模噪声电流是在开关过程中产生的，通过杂散电容泄漏到参考地，然后通过同一方向的输入电源和回路返回。通过使用共模滤波器提高回路中的共模阻抗，可以抑制多余的共模噪声。

图3 大电流共模电感产品图示

图4显示了电流法CE结果，对不安装共模滤波器的初始电路和将共模滤波器(型号:TLDCM7035-2-501TF)安装在车载导航电源电路进行比较。FM频段CE（76 MHz至~108 MHz）降低了10 dBµA以上。

三、该方案在车载中的实际案例

共模电感下的地层敷铜需要注意：

（1）地层和电源层不能随便铺设；

（2）滤波电路的输入、输出之间一定要有良好的隔离，才能最大限度地发挥共模电感的滤波作用。

四、总结

电源的EMI性能主要取决于电源IC的性能，但即使是高性能IC，也只能通过选择合适的组件和有效的PCB布局来实现低EMI。在正负输入电缆上安装共模电感会增大共模噪声电流回路中的阻抗，来达到抑制共模噪声的效果。

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