一、电缆造成的RE和CS超标问题
1、12V转24VDCDC,225MHz测量结果和原理图如下:
图1-1 测量结果及原理图
12-24V的DCDC附近,如下图所示:
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-应与下冲波形有关。
图1-3 PWM下冲和振荡图
2.引入电缆材料RE、0引入电缆形式CS
a、在打样的PVC电缆阻抗差异较大,通信电缆工程师得出以下结论:
一般打样的电缆材料分为PVC和PE,其中PVC材料的优点是与胶水相性好,可以提高抛线的防水性能,同时具有价格优势;缺点是阻抗性能更好PE材料性能弱化10%(即使严格控制,阻抗性能仍然和谐PE材料有10%-15%的差异)。PE与胶水相比,抛线部分位置不能完成一级防水 3级防水。
b、打样PE在材料电缆测试中,发现阻抗优化完成后,电缆在体内的形式(缠绕越复杂,阻抗一致性越差)也会影响电缆的外部阻抗。同时,尽量选择绞线(如外部网线)Pin座椅较多,方便保持电缆绞距一致,有条件可增加阻抗一致性。
图1-4为PVC甩线RE图1-5为测试结果PE在增加中被甩线RE测试结果
图1-4
图1-5
二、PHY 包络及单根:
典型的以太网口电路由PHY由芯片、网络变压器和网口连接器组成。一方面,网络变压器的中心抽头降低了电缆上的共模电流和共模电压,另一方面为一些电流驱动设计提供了直流电压驱动信号。对于理想的变压器,所有共模电流都可以通过中心抽头返回到源,如下图2-1所示;实际变压器通常是非理想模型,如图2-2所示。等效电感LCT、ΔL和分布电容C共模衰减降低了12的存在,ΔL由于差模-共模转换,产生了差模-共模转换LCT ΔL≠0.因此,中心抽头上有共模电压,在电缆上驱动共模电流产生辐射。此外,连接器管脚之间的不平衡和管脚与变压器之间布线的不平衡也会导致差模共模转换,导致EMI问题。
图2-1 理想的变压器模型
图2-2 实际变压器模型
在这种情况下,考虑到辐射是由差模共模转换引起的,网络变压器初级中心的抽头噪声远大于次级中心,因此优化了网络变压器。网络变压器抑制共模噪声CM Choke(Common Mode Choke共模扼流圈),对差模信号高阻,对共模信号低阻,一方面可以提供Cable pair(差分信号线对)从共模信号到设备壳地的低阻通路,另外可以实现Diff Pair150欧姆的线对间匹配(即差分信号线对间)Bob Smith匹配)。CM Choke on PHY side从其原理和共模抑制效果来看,设计优于CM Choke on Wire side的。在这种情况下,因PHY对于电压驱动型,首先将当前变压器翻转模拟CM Choke在PHY侧面,实测发现100M附近包络减少,但时钟单根较多,125MHz及其倍频严重超标(基于电流型驱动的PHY设计时,注意保证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,中心抽头也滤波3-line电流驱动设计可以避免CM Choke由于芯片类型的不同,变压器的使用范围不会受到信号电流的影响。
变压器中的共模扼流圈即将朝向PHY芯片侧,注意三线形式,避免电流型PHY信号质量问题。
三、红外灯DCDC导致包络:
以图3-1原理图为例
图3-1 LED驱动电路
该电路导致RE大致有四种问题:
1、LX PWM波形辐射出
2、LED 、LED-对LED磁珠隔离和电容滤波未放置在输出中。
3.在结构空间中,电缆靠近电路,特别是Lx噪声点,以及LED灯线太长。
4、PCB设计中Lx电路布线太长,输入电容器不靠近IN脚放置。
定位这类问题的方法一般可以通过近场扫描,在频谱仪上打开包络,峰值间隔是否DCDC开关频率一致,通常通过添加解决方案RC缓冲解决方案,不想减少DCDC效率也可以从PCB优化、电缆优化、输出口增加滤波电容等方法。