某金屬盒式產品POE口采用8端口ISN進行CE測試,測試結果見圖1,可見10MHz以下CE噪聲嚴重超標,特別是1MHz以下開關頻率的諧波超標嚴重。
圖1 千兆POE口傳導發射測試結果
2.問題定位分析
圖2-圖4是千兆POE口相關的電路圖。圖2是信號變壓器相關的電路圖,其中變壓器原邊的4個中心抽頭各通過一個1nF/2kV的高壓電容接PGND。圖3中的RJ45連接器的8根信號線連接到圖2中變壓器原邊對應的信號線上。圖4是POE電源相關的電路圖,電源模塊U2采用1個共模電感+2個共模電容組成的EMI濾波電路,共模電容為4.7nF/2kV的高壓電容,左邊兩個器件是合路橋堆,橋堆左邊的4根線接變壓器中心抽頭,合路后的兩根線接EMI濾波電路。
圖2 POE口變壓器相關電路圖
圖3 RJ45連接器相關電路圖
圖4 POE電源模塊相關電路圖圖5是千兆POE接口對應的PCB圖,變壓器初級進行了完全的PGND分割(綠色),PGND銅皮與RJ45連接器的2個外殼管腳相連,然后通過RJ45連接器的外殼簧片搭接到產品的金屬外殼。變壓器原邊的中心抽頭連接到4個1nF/2kV高壓電容,然后高壓電容接PGND銅皮。靠近POE電源模塊的2個4.7nF/2kV的高壓電容(藍色)就近接到了板內的GND,黃色高亮的器件為共模電感T3。合路橋堆頂層和底層各一個。從經驗來看,POE的PCB布局和布線符合EMC規則。
圖5 千兆POE口的PCB圖從圖4的電路圖看,POE口開關電源EMI濾波電路中的共模電感T3型號為LPD5030-103MR,其電感量只有10uH,見圖6。按經驗這樣小感量的共模電感對CE頻段的低頻噪聲幾乎沒有抑制作用,應選擇幾百μH的共模電感,但大感量的共模電感由于體積限制不可用。共模電感的感量小,則這兩個共模電容C277、C215的容值就要大,但目前用的是4.7nF/2kV電容,封裝1206,其容值明顯偏小,應該選擇容值更大的共模電容,如100nF左右的電容。
圖6 共模電感T3的規格書
3.整改措施
將共模濾波電容C277、C215的容值由4.7nF改為68nF/1kV的電容,修改后的CE測試結果見圖7,可見10M以下的CE噪聲顯著降低,特別是1MHz以下的開關頻率諧波下降更明顯,最小余量也有7.1dB,測試通過。更換的68nF//1kV共模電容的封裝為1210,原4.7nF/2kV共模電容的封裝是1206,電容更改后對PCB布線基本沒有影響。另外,POE接口的浪涌指標為1kV,用68nF//1kV電容也是可以承受的,所以整改方案被接受。
圖7 整改后千兆POE口的傳導發射測試結果
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審核編輯:湯梓紅
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