三. EMC滤波设计学习笔记

1.电磁干扰三大策略：屏蔽  滤波  接地

滤波：特定波段频率滤除

插入损耗：50欧姆系统下测量，插损越大越好,滤波前的电压比滤波后的电压。

共模阻抗100欧姆，差模阻抗50欧姆

简单的滤波电路：电感与源负阻抗分压，电感靠近低阻抗；电容分流，靠近高阻抗。

由插损来判断滤波电路是否有效，滤波电容放在高阻有效，电感放低阻有效。

24V电机驱动，Re超标，红色差模，蓝色共模，电机线圈为感性，认为为高阻态，机壳加接地电容。

电机线圈为感性，认为为高阻态，机壳加接地电容。

2. 滤波设计要点：

晶振、时钟走线；周期信号；PWM信号

电源电路：设备输入输出电源，开关电源 12转5，芯片电源

接口：CAN接口，电缆

A. EMC常用滤波器件：

 

B.开关电源滤波分析

1）干扰源头：开关管的驱动信号、MOS管的分布电容

驱动信号滤波、直流母线滤波，电源端口滤波

2）电源滤波设计：Y电容接地设计，共模（差模）电感前后分别螺钉接地，前端可预留Y电容位置。

EMC测试时，波形先上后下，前差后共，利用π型滤波，可加共模电感解决。

3）PE布线要点：差分电流产生差模电磁场，会使在差分回路面积内的走线感应共模电流（L  PE  N）

4）开关电源：从源头减少dv/dt，减小边沿变化

5）干扰路径：电源输出端，π型滤波，电容值10uF/0.1uF，差模电感几十uH，共模电感几百uH，根据频段选择。

差模电感+X电容（安规要求）共模电感+Y电容

PCB布局要顺滤波器—共模电感—LDO—连接器，走线要短，栅极加RC滤波电路

案例：辐射超标，锁定干扰源开关芯片干扰，加对地电容，去高频有效。

3.数字电源滤波设计

1）芯片滤波：大电容滤低频，小电容滤高频，储能电容与高频电容配合使用滤波

PDN阻抗需考虑：PCB叠层设计、滤波电容的选择和放置、电源分割、连接器的选择等

2）时钟信号：加RC滤波，电阻值通常采用22、33、47Ω，低频时钟可用磁珠代替

电容根据时钟频率选择，频率越高，电容值越小，典型值，100M时钟选取5pf电容滤波，50M时钟可以选取22pf电容滤波。设计时，考虑预留阻容滤波焊盘，电容可不接，电阻0Ω代替。

目标阻抗2毫欧（N个小电容并一起，容值N*C，电感L/N，谐振频率不变，ESR减小为R/N）

4.数字时钟信号（辐射超标）

高次谐波超标（高次谐波震荡，通过走线或线束）：时钟、晶振、PWM波

时钟信号能量都集中在频点上，常见的奇次谐波比较多，偶尔也有偶次谐波

周期信号，上升沿和下降沿等时间对称，傅里叶变换为奇次谐波；上升沿和下降沿不对称，傅里叶变换奇偶次谐波都存在

案例

辐射超标：路径（单板空间骚扰，线缆发射骚扰：电源线、开关量、模拟量，can线等）

源头：屏蔽接口开孔

5.接口信号滤波

电缆在特定频率下会发射和接收电磁干扰信号

6.滤波设计总结

1）开关电源差模干扰

断开高阻，导通低阻，由PWM信号控制。