CST电源滤波电路仿真二：共地分析

作者 | Wang Jieyu

题记---在共模电感的两侧，一侧是共模电容，另一侧也是共模电容。可是滤波效果仍然不好，大抵是因为共地问题吧。

应广大网友的留言（几个老朋友在酒桌上聊天），建议写一篇关于电源端口滤波电路共地问题的仿真。这又是一个老生常谈的问题，笔者在几年前曾写过一篇关于AC电源端口CE和RE超标的案例，里面就有提到共地问题。前阵子笔者在某度上搜索EMC问题时，发现那篇文章被多次转载。时隔多年，在该案例的基础上添加仿真对比研究，夕拾朝花，想来定然别有一番滋味。

本文中的部分图片皆来源于笔者之前的文章，如有雷同，欢迎使用。

【案例回顾】

某AC电源端口CE高频段超标

PCB优化点1：优化共模噪声路径布线，共模电容布线短而粗，减小共模环路阻抗。

PCB优化点2：靠近电源内部的共模电容单点接地，减小共模环路面积，解决两级共模电容共地问题。

优化前后电源端口PCB布线情况如下图所示：

优化前后测试结果对比如下

【原理分析】

如下图所示，共地问题由接地阻抗引起。但接地阻抗的存在是不可避免的，只能通过优化滤波电路来解决该问题。

【共地问题解决方案】

共模电感前后Y电容应分地处理，在PCB板上不建立连接关系，分别就近通过螺钉与机壳地相连；

【仿真模型】

针对上图三种接地方式做仿真对比，CST仿真模型如下，包括机壳，PCB，共模电感3D模型及共模滤波电路。

 模型说明：

1. 两个3D模型的差别在于共模电感前后的GND是否通过PCB走线相连。

2. 如电路模型图所示，图中用一个小电阻来模拟螺钉的接地阻抗，不是很精确，仅用作仿真对比。

3. 采用接地方式1时，电路中共模电感左右两侧的接地螺钉只有一个连接机壳，另一个不连接；采用接地方式2时，共模电感左右两侧接地螺钉都连接机壳；采用接地方式3时，与接地方式2的电路相同，但3D模型不同。

【仿真结果分析】

1. 接地方式1、2、3分别对应下图绿、蓝、红三条频谱曲线。从仿真结果对比可知，采用接地方式3，CE全频段，尤其是高频段的噪声都有显著的下降。而接地方式2虽然比接地方式1好一些，但比接地方式3还是差很多，所以不推荐。

2. 对于接地方式1中，接地螺钉可以位于共模电感的左侧或右侧，那么不同位置之间的差异也可以通过仿真得到。如下图所示，不同位置的接地点会导致CE高频段谐振频点的偏移。