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摸不透的EMC?四大实例帮你快速完成PoC滤波网络设计

【导读】POC同轴缆供电技术,利用同轴电缆整合视频传输与直流供电功能。该系统方案由前端POC摄像机、POC供电设备等组成,可以有效减少摄像头的布线长度,节省空间,减少施工人力成本。

摸不透的EMC?四大实例帮你快速完成PoC滤波网络设计

图片来自百度百科

引言

POC(Power Over Coaxial)同轴缆供电技术,利用同轴电缆整合视频传输与直流供电功能。该系统方案由前端POC摄像机、POC供电设备等组成,可以有效减少摄像头的布线长度,节省空间,减少施工人力成本。

PoC供电

常规监控系统布线中,一般需要布置电源专线给摄像机、录像机供电,以及网络专线(RJ45网线等)给网络摄像机、录像机传输图像信号(传输距离局限于100米),如图1。PoC 是一种新型网络监控的布线传输方案,支持用一根同轴电缆给多台前端设备供网供电,传输距离超过300米,如图2,但由此带来的供电线受信号干扰问题需要通过适当的EMC滤波网络来解决。

摸不透的EMC?四大实例帮你快速完成PoC滤波网络设计

图1

摸不透的EMC?四大实例帮你快速完成PoC滤波网络设计

图2(图片来自TI官网)

PoC滤波网络设计

目前常见的EMC滤波网络方案有2阶或3阶方案,目的是构建一个足够带宽的阻抗网络,用以滤除从数MHz到GHz范围内的视频噪音。如图3,当使用PoC时,在电缆两端的PoC电感器充当同轴电缆的分流元件。要想使向前通道信号和反向通道信号尽量不受影响,PoC电路中就需要在带宽内阻抗很高的电感。

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图3(图片来自TI官网)

在DC线路,IR导致的压降要足够小来保证电源效率,因此电感和线缆需要有较低的DCR。另外为了传输更高的功率和保持高效率,一般需要采用更高的传输电压。当然,在采用更高的传输电压时,AC耦合电容必须有合适的额定电压来匹配高压系统(如图4)

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图4(图片来自TI官网)

这就对电感提出了以下几方面要求:

?电感的阻抗必须足够大,才能有效的避免影响高速信号。

?电感必须有足够的带宽来支持信号操作频率。

?必须有足够高的饱和电流来支持全负载时通过的电流。

?其他由于压降导致在电感上产生的噪音或干扰要足够小以降低对AC信号的影响。

对应的电感参数解释如下图5:

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图5(图片来自TI官网)

■ L(电感量):电感器必须在视频信号的频率范围内提供高阻抗,才能有效的支持交流信号。

■Isat(饱和电流)当电流更大时,电感值会显著下降,需要有很高的饱和电流,才能支持电路的负载直流电流。

■RL(DCR直流电阻)为了不影响DCR ( U=IR )下降及能量的能量分布,应该选择较低的直流电阻。SRF(自谐频率) SRF必须要足够高,才可以支持电路的工作频率。如果SRF超过了工作频率,电感器的阻抗变大,电感就起到电容的作用了。

在现实中,为了覆盖反向通道频率和前信道频率,很难找到一个具有非常宽的带宽的电感器,若通过不同值和不同SRF的级联多重电感,就能构造出宽的带宽PoC电感。这样它们就能支持全负荷电流,且能够保持电感值来达到高阻抗(图6)。

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图6(图片来自TI官网)

PoC滤波网络设计模拟

顺络电子可以提供不同尺寸和特性的电感来满足PoC滤波网络的需求,我们通过不同的解决方案模拟来看看实际的效果。

1)2阶方案-小尺寸

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图片来自顺络

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图片来自顺络

此方案中,对于1MHz~3GHz范围内的噪音抑制都在-22db以上,最大抑制频率大约在100MHz,接近-40dB。

2)3阶方案A—工业品

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图片来自顺络

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此方案中,对于1MHz~3GHz范围内的噪音抑制都在-33db以上,最大抑制频率大约在1000MHz,接近-45dB。

3)3阶方案B—车载品

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此方案中,对于1MHz~3GHz范围内的噪音抑制都在-31db以上,最大抑制频率大约在30MHz,接近-45dB。

4)3阶方案C—小尺寸

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图片来自顺络

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图片来自顺络

在频率为8MHz-2GHz的范围内,阻抗均大于1.8 KOhm。

总结

1)整体三级滤波更好(二级滤波在100Mhz~500MHz的滤波效果比三级滤波略好)

2)2阶方案和三级方案C是小尺寸物料推荐,适用于电流较小,空间有限中应用。

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