RE超标相关

一、线缆导致的RE和CS超标问题

1、12V转24VDCDC，两次测量过程中存在225MHz输出超标，测量结果和原理图如下：

图1-1 测量结果以及原理图

 

 

 

通过近场扫出辐射来源于12-24V的DCDC附近，如下图：

图1-2 近场扫描图

 

测量PWM 振荡和下冲波形如下：

增加RC 2.2Ω、1nF后辐射消失---应该和下冲波形有关。

图1-3 PWM下冲和振荡图

2、线缆材质引入的RE、线缆形式0引入的CS

a、在打样的PVC材质的甩线测试时，线缆阻抗差异较大，沟通线缆工程师得到以下结论：

一般打样的线缆材质分为PVC和PE，其中PVC材质优点为和胶水的相性较好，以此可以增加甩线的防水性能，同时价格存在优势；缺点是阻抗性能较PE材质存在10%的性能弱化（即使严格控制，阻抗性能依然和PE材质存在10%-15%的差异）。PE和胶水的相性较差，甩线的部分位置无法完成1级防水+3级防水。

b、打样PE材质线缆测试时，发现在阻抗优化完成后，线缆在机体内部的形式（缠绕越复杂，阻抗一致性越差）同样影响了线缆对外的阻抗。同时做对绞的甩线（例如对外网线）尽量选择Pin较多的座子，方便保持线缆绞距一致，有条件下可以增加中被保证阻抗一致性。

图1-4为PVC甩线RE测试结果，图1-5为PE增加中被甩线RE测试结果

图1-4

图1-5

 

 

二、PHY 导致的包络和单根：

典型的以太网口电路由PHY芯片、网络变压器、网口连接器组成。其中，网络变压器的中心抽头一方面通过提供差分线上共模噪声的低阻抗回流路径，降低线缆上的共模电流和共模电压；另一方面，对于某些电流驱动型设计提供一个直流电压驱动信号。对于理想的变压器，所有的共模电流都可通过中心抽头返回至源，如下图2-1所示；而实际使用的变压器通常为非理想模型，如图2-2所示。等效电感LCT、ΔL和分布电容C12的存在降低了共模衰减，ΔL产生了差模-共模转换，因为LCT+ΔL≠0，所以中心抽头上存在共模电压，共模电压在线缆上驱动共模电流产生辐射。此外，连接器管脚间的不平衡以及管脚和变压器之间走线的不平衡也会导致差模-共模转换，引起EMI问题。

图2-1 理想变压器模型

图2-2 实际变压器模型

 

本例中考虑到辐射为差模-共模转换引起，且网络变压器初级中心抽头比次级中心抽头噪声明显大很多，故对网络变压器进行优化。网络变压器中对共模噪声起抑制作用的为CM Choke（Common Mode Choke共模扼流圈），其对差模信号呈现高阻，对共模信号呈现低阻，这样一方面可以提供Cable pair（差分信号“线对”）上共模信号到设备机壳地的低阻通路，另外可以实现Diff Pair间（差分信号线对之间）150欧姆的线对间匹配(也就是Bob Smith匹配)。CM Choke on PHY side的设计从其原理以及共模抑制效果来看，都是好于CM Choke on Wire side的。本案例中，因PHY为电压驱动型，首先将当前变压器翻转，模拟CM Choke在PHY侧，实测发现100M附近包络降低，但出现较多时钟单根，125MHz及其倍频严重超标（基于电流型驱动的PHY设计时，需要注意确保CM choke on PHY side采用3-line CMC设计而不是2-line CMC，以避免CMC对信号电流的影响）。因此采用3线CM Choke，对中心抽头也进行滤波，且3-line设计可规避电流驱动型设计中CM Choke对于信号电流的影响，不会因芯片类型的不同而对变压器的使用范围有所限制。

即将变压器中的共模扼流圈朝向PHY芯片侧，同时注意使用三线形式，避免电流型PHY的信号质量问题。

 

 

三、红外灯DCDC导致的包络：

以图3-1原理图为例

图3-1 LED驱动电路

该电路导致RE问题大致有四种方式：

1、LX PWM波形辐射出

2、LED+、LED-对LED输出未放置磁珠隔离和电容滤波。

3、结构空间中线缆靠近电路，特别是Lx噪声点，以及LED灯线太长。

4、PCB设计中Lx回路布线太长，输入处电容未靠近IN脚放置。

定位该类问题的方式一般可以通过近场扫描，在频谱仪上将测到包络拉开，峰值间隔是否与DCDC开关频率一致，解决方法一般通过加RC缓冲解决，不想降低DCDC效率也可以从PCB优化，线缆优化，输出口增加滤波电容等方式解决。