求一种升降门控制器CE的整改方案

0. 主要设计缺陷

• 滤波器布局没有放置到电源输入端口；
• 滤波器输入线缆太长，且平行于输出线缆走线，且处于噪声环流中；
• 滤波器无机壳屏蔽，且接地线细而长，无法保证接地的可靠性；
• 24V电源板无接滤波设计；

1. 整改方案

（1）电感引起的谐振分析

回路滤波电感30mH，共模滤波电容2*4.7nf，拆除滤波器后的线路共模分布电容3nf-5nf左右，全路径通过谐振计算约等于2MHz。

测试谐振点对应上，说明2.4MHz左右频点是因为电感值过大导致的，更换10mH电感后，结果如图5，谐振点发生偏移，且幅值减小。

更换10mH电感测试结果

（2）共模电感感量设计过大带来的影响

• 使得线圈绕制过密，分布电容增大使得频谱特性变差；
• 容易使得磁芯饱和，为保证不饱和，需要使用更大的磁芯尺寸或采用气隙设计；
• 有较大的压降，且存在过热的风险；
• 过密的线圈绕制，增加料本的同时，增加绕线工时，使得成本上升；
• 滤波参数设计，不能盲目追求感量越大越好，要有的放矢，否则会适得其反。

2. 近场耦合分析

由图4示意图可知，输入电源线缆会遭受场耦合干扰。所以，将电源输入线缆和滤波板远离电机线，处理方法参见图6。

图4 近场耦合示意图

图6 电源接口与滤波板远离电机线

当电源接口与滤波板远离干扰回流路径时，15MHz以下频段效果改善15db以上，参见图7。

图7 电源接口与滤波板远离电机线测试结果

滤波器的布局要靠近端口，且应就近可靠接地，同时要保证输入输出线缆分开走线，不能并行或捆扎在一起走线。

3. 24V电源板滤波设计分析

经过整改后，18MHz左右频点依然超标，经排查此频点为24V电源板产生。经过对24V电源板端口滤波分析发现，端口无滤波，使得18MHz左右的频点噪声路径得不到有效的控制而流经LISN（路径①和②），使得结果较差，示意图参见图8。

图8 18MHz频点噪声回路示意图

4. 整改方法

在24V电源板上输入和输出端口增加两处4.7nf的共模滤波，在路径①和②的基础上，增加了③和④路径，使得路径①和②中的噪声电流减弱，改善测试结果，噪声路径分析参见图9所示，测试结果参见图10。

图9 加滤波后的噪声路径分析示意图

图10 24V电源板端口加滤波后结果

5. 落地设计分析

因结构已经开模，各部件布置和走线方式无法变更，且24v电源板内部电源为外购模块，无法从源头进行抑制，只能从路径下手。在24V电源板输入输出端口加滤波的措施外，输入电源接口到滤波器间线缆采用屏蔽线，同时滤波器采用屏蔽罩屏蔽，注意屏蔽线和屏蔽罩的可靠搭接。

（1）落地设计滤波参数

表1落地设计滤波参数

（2）屏蔽处理

线缆及滤波屏蔽示意

（3）设计落地后测试结果

设计落地测试结果

6. 设计注意点

• 共模电感的感量不能盲目增加，要有的放矢，否则会适得其反产生不必要的谐振；
• 部件布局与走线设计中，要避免输入与输出线的并行走线及噪声环路的场耦合；
• 分析噪声路径，人为进行滤波路径控制，减小流入LISN的噪声信号；
• 非屏蔽电源线缆，应进行双绞处理，减小环路面积；
• 场耦合可采用屏蔽进行抑制，注意搭接的可靠性；
• 滤波接地线缆尽量短，且线径不小于功率线线径；
• 系统化分析噪声源与路径，不能把端口滤波器作为唯一的整改手段，而拼命的加大滤波；