CST电源滤波电路仿真一：共模电感正下方地平面影响分析

作者 | Wang Jieyu

电源端口滤波电路设计想必是EMC滤波设计中最关键的环节，没有之一。在很多EMC设计的书中可能都会包含类似这样一句话：共模电感下方GND平面要挖空……。同样，这一条布线规则也是笔者在很多年前学习EMC设计时的第一条规则。无奈时间太瘦，指缝太宽，若干年过去了，方才想到通过CST仿真来验证这个规则。虽然是个很简单的仿真，但一番操作下来，方知纸上得来终觉浅。

下面我们通过CST 3D仿真，验证共模电感正下方的GND对电源端口共模滤波的影响。

• 仿真模型

这是个老生常谈的问题，共模电感正下方的GND平面会因为近场耦合导致共模电感的滤波效果大打折扣。下图为共模滤波电路GND布线示意图。

共模滤波电路3D模型如下图所示。为了验证共模电感和GND平面的耦合，这个仿真里的共模电感模型采用了真正的3D模型，共模电容采用TS模型。

• 仿真及结果分析

下面通过三个简单的对比仿真来验证该问题：

仿真一——共模阻抗仿真：验证GND平面对共模阻抗的影响，电路模型如下图所示。共模电感阻抗仿真方法参考：FAQ111：如何利用CST仿真共模电感的差、共模阻抗

结果分析：该仿真去掉了滤波电路中的共模电容，旨在验证GND平面对共模阻抗的影响。通过对比可知，GND平面对CE高频段的共模阻抗影响较大。

仿真二——滤波电路共模插损仿真：验证有共模电容的情况下，地平面对滤波电路插损的影响，电路模型如下图所示。

结果分析：共模电感正下方的GND平面对CE高频段的滤波插损影响较大。

仿真三----共模传导噪声对比仿真：采用等效共模噪声源作为激励源，验证地平面对传导噪声的影响，电路模型如下图所示。

结果分析：如果前面两个仿真的对比结果不是很直观，那么下图能够满足EMC工程师的所有想象。如下图所示，共模电感正下方GND会减弱CE高频段的滤波效果。