EMC案例分享：千兆POE口传导发射问题定位整改

EE小新

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1. 案例背景

某金属盒式产品POE口采用8端口ISN进行CE测试，测试结果见图1，可见10MHz以下CE噪声严重超标，特别是1MHz以下开关频率的谐波超标严重。

图1 千兆POE口传导发射测试结果

 

2. 问题定位分析

图2-图4是千兆POE口相关的电路图。图2是信号变压器相关的电路图，其中变压器原边的4个中心抽头各通过一个1nF/2kV的高压电容接PGND。图3中的RJ45连接器的8根信号线连接到图2中变压器原边对应的信号线上。图4是POE电源相关的电路图，电源模块U2采用1个共模电感+2个共模电容组成的EMI滤波电路，共模电容为4.7nF/2kV的高压电容，左边两个器件是合路桥堆，桥堆左边的4根线接变压器中心抽头，合路后的两根线接EMI滤波电路。

图2 POE口变压器相关电路图

图3 RJ45连接器相关电路图

图4 POE电源模块相关电路图

图5是千兆POE接口对应的PCB图，变压器初级进行了完全的PGND分割（绿色），PGND铜皮与RJ45连接器的2个外壳管脚相连，然后通过RJ45连接器的外壳簧片搭接到产品的金属外壳。变压器原边的中心抽头连接到4个1nF/2kV高压电容，然后高压电容接PGND铜皮。靠近POE电源模块的2个4.7nF/2kV的高压电容（蓝色）就近接到了板内的GND，黄色高亮的器件为共模电感T3。合路桥堆顶层和底层各一个。从经验来看，POE的PCB布局和布线符合EMC规则。

图5 千兆POE口的PCB图

从图4的电路图看，POE口开关电源EMI滤波电路中的共模电感T3型号为LPD5030-103MR，其电感量只有10uH，见图6。按经验这样小感量的共模电感对CE频段的低频噪声几乎没有抑制作用，应选择几百μH的共模电感，但大感量的共模电感由于体积限制不可用。共模电感的感量小，则这两个共模电容C277、C215的容值就要大，但目前用的是4.7nF/2kV电容，封装1206，其容值明显偏小，应该选择容值更大的共模电容，如100nF左右的电容。

图6 共模电感T3的规格书

 

3. 整改措施

将共模滤波电容C277、C215的容值由4.7nF改为68nF/1kV的电容，修改后的CE测试结果见图7，可见10M以下的CE噪声显著降低，特别是1MHz以下的开关频率谐波下降更明显，最小余量也有7.1dB，测试通过。更换的68nF//1kV共模电容的封装为1210，原4.7nF/2kV共模电容的封装是1206，电容更改后对PCB布线基本没有影响。另外，POE接口的浪涌指标为1kV，用68nF//1kV电容也是可以承受的，所以整改方案被接受。

  

图7 整改后千兆POE口的传导发射测试结果

来源：射频工程师的日常