CST電源濾波電路仿真二：共地分析

作者 | Wang Jieyu

題記---在共模電感的兩側，一側是共模電容，另一側也是共模電容。可是濾波效果仍然不好，大抵是因為共地問題吧。

應廣大網友的留言（幾個老朋友在酒桌上聊天），建議寫一篇關于電源端口濾波電路共地問題的仿真。這又是一個老生常談的問題，筆者在幾年前曾寫過一篇關于AC電源端口CE和RE超標的案例，里面就有提到共地問題。前陣子筆者在某度上搜索EMC問題時，發現那篇文章被多次轉載。時隔多年，在該案例的基礎上添加仿真對比研究，夕拾朝花，想來定然別有一番滋味。

本文中的部分圖片皆來源于筆者之前的文章，如有雷同，歡迎使用。

【案例回顧】

某AC電源端口CE高頻段超標

PCB優化點1：優化共模噪聲路徑布線，共模電容布線短而粗，減小共模環路阻抗。

PCB優化點2：靠近電源內部的共模電容單點接地，減小共模環路面積，解決兩級共模電容共地問題。

優化前后電源端口PCB布線情況如下圖所示：

優化前后測試結果對比如下

【原理分析】

如下圖所示，共地問題由接地阻抗引起。但接地阻抗的存在是不可避免的，只能通過優化濾波電路來解決該問題。

【共地問題解決方案】

共模電感前后Y電容應分地處理，在PCB板上不建立連接關系，分別就近通過螺釘與機殼地相連；

【仿真模型】

針對上圖三種接地方式做仿真對比，CST仿真模型如下，包括機殼，PCB，共模電感3D模型及共模濾波電路。

 模型說明：

1. 兩個3D模型的差別在于共模電感前后的GND是否通過PCB走線相連。

2. 如電路模型圖所示，圖中用一個小電阻來模擬螺釘的接地阻抗，不是很精確，僅用作仿真對比。

3. 采用接地方式1時，電路中共模電感左右兩側的接地螺釘只有一個連接機殼，另一個不連接；采用接地方式2時，共模電感左右兩側接地螺釘都連接機殼；采用接地方式3時，與接地方式2的電路相同，但3D模型不同。

【仿真結果分析】

1. 接地方式1、2、3分別對應下圖綠、藍、紅三條頻譜曲線。從仿真結果對比可知，采用接地方式3，CE全頻段，尤其是高頻段的噪聲都有顯著的下降。而接地方式2雖然比接地方式1好一些，但比接地方式3還是差很多，所以不推薦。

2. 對于接地方式1中，接地螺釘可以位于共模電感的左側或右側，那么不同位置之間的差異也可以通過仿真得到。如下圖所示，不同位置的接地點會導致CE高頻段諧振頻點的偏移。