共模电感失效？原因竟是它！

 

一前言

在EMC中，共模噪声一直是一个让人头疼的问题，而共模滤波器可以有效的遏制共模噪声，但在具体应用中，我们发现时常有些机器明明装配了共模电感，却依然无法滤除共模噪声。经过分析排查发现，背后的“元凶”很可能是它——共模Layout。今天分享一个实际案例来与大家具体讲述共模layout设计需要注意的事项。

二整改案例

本次带来的是一款12V的车载报警器产品，下图是传导电流法750mm测试结果。图中测试的标准是CISPR25 class 3。

分析：

从图中可见，超标点出现在电源包络区域。首先针对电源DC-DC电路进行排查。在检查原理图时发现，客户在电源芯片的输入端和输出端均配置了合理的去耦电容，同时在开关引脚（SW）上也设计了完整的RC吸收电路，整体方案较为完善，理论上不应导致数据超标，因此需进一步分析。

随后对PCB布局进行检查，发现电源芯片正下方布置有一颗共模电感，而其底部区域并未进行掏空或分割处理。这样的布局不仅会削弱共模电感对共模噪声的滤除效果，还可能使其受到DC-DC芯片开关噪声的干扰。

 

三整改措施

我们首先在电源线上绕了磁环，发现效果显著，说明噪声是以线束为传播路径向空间辐射，但因为共模layout设计不合理，导致共模噪声没有通过共模电感滤除，共模电感此时处于失效状态。我们将共模电感挪移一下位置，放到线束上，此时共模噪声被强制经过共模电感，发现效果改善明显，后续联系客户进行改版，更改共模layout。

测试数据如下：

在对共模滤波器layout进行设计时，以下三种情况会导致噪声绕过共模电感从电源线辐射出去，应尽量避免：

1、电源地线不可直接与大面积铺地区直接相连，地的阻抗较低，噪声会绕过共模电感，从地辐射出去。

2、共模电感同层或下层铺满了地，共模噪声会通过与地的分布电容辐射出去，而不经过共模电感，导致共模电感失效。

3、共模电感两端的地进行了分地处理，但地与地之间相隔太近，比如小于2mm，噪声会通过电源的正负极与地之间的分布电容耦合出去，从而绕过了共模电感。

正确设计：

如下图设计，连接器与共模电感相连的一侧提供了完整的GND参考平面，而另一侧则保持无铜。此布局强制共模噪声电流必须流经共模电感，才能找到返回路径，从而削弱共模噪声。

 

四总结

共模噪声问题向来是EMC中老生常谈的一个痛点，整改固然是拯救机器的手段，但若能从设计之初就考虑到EMC问题，遵循以上原则，您可以最大限度地确保共模噪声“乖乖地”流经共模电感，并被有效滤除，从而显著提升产品的EMC性能。