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摸不透的EMC?四大實(shí)例幫你快速完成PoC濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2018-09-03 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】POC同軸纜供電技術(shù),利用同軸電纜整合視頻傳輸與直流供電功能。該系統(tǒng)方案由前端POC攝像機(jī)、POC供電設(shè)備等組成,可以有效減少攝像頭的布線長度,節(jié)省空間,減少施工人力成本。
圖片來自百度百科
引言
POC(Power Over Coaxial)同軸纜供電技術(shù),利用同軸電纜整合視頻傳輸與直流供電功能。該系統(tǒng)方案由前端POC攝像機(jī)、POC供電設(shè)備等組成,可以有效減少攝像頭的布線長度,節(jié)省空間,減少施工人力成本。
PoC供電
常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)布線中,一般需要布置電源專線給攝像機(jī)、錄像機(jī)供電,以及網(wǎng)絡(luò)專線(RJ45網(wǎng)線等)給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、錄像機(jī)傳輸圖像信號(傳輸距離局限于100米),如圖1。PoC 是一種新型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的布線傳輸方案,支持用一根同軸電纜給多臺前端設(shè)備供網(wǎng)供電,傳輸距離超過300米,如圖2,但由此帶來的供電線受信號干擾問題需要通過適當(dāng)?shù)腅MC濾波網(wǎng)絡(luò)來解決。
圖1
圖2(圖片來自TI官網(wǎng))
PoC濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
目前常見的EMC濾波網(wǎng)絡(luò)方案有2階或3階方案,目的是構(gòu)建一個(gè)足夠帶寬的阻抗網(wǎng)絡(luò),用以濾除從數(shù)MHz到GHz范圍內(nèi)的視頻噪音。如圖3,當(dāng)使用PoC時(shí),在電纜兩端的PoC電感器充當(dāng)同軸電纜的分流元件。要想使向前通道信號和反向通道信號盡量不受影響,PoC電路中就需要在帶寬內(nèi)阻抗很高的電感。
圖3(圖片來自TI官網(wǎng))
在DC線路,IR導(dǎo)致的壓降要足夠小來保證電源效率,因此電感和線纜需要有較低的DCR。另外為了傳輸更高的功率和保持高效率,一般需要采用更高的傳輸電壓。當(dāng)然,在采用更高的傳輸電壓時(shí),AC耦合電容必須有合適的額定電壓來匹配高壓系統(tǒng)(如圖4)
圖4(圖片來自TI官網(wǎng))
這就對電感提出了以下幾方面要求:
?電感的阻抗必須足夠大,才能有效的避免影響高速信號。
?電感必須有足夠的帶寬來支持信號操作頻率。
?必須有足夠高的飽和電流來支持全負(fù)載時(shí)通過的電流。
?其他由于壓降導(dǎo)致在電感上產(chǎn)生的噪音或干擾要足夠小以降低對AC信號的影響。
對應(yīng)的電感參數(shù)解釋如下圖5:
圖5(圖片來自TI官網(wǎng))
■ L(電感量):電感器必須在視頻信號的頻率范圍內(nèi)提供高阻抗,才能有效的支持交流信號。
■Isat(飽和電流)當(dāng)電流更大時(shí),電感值會顯著下降,需要有很高的飽和電流,才能支持電路的負(fù)載直流電流。
■RL(DCR直流電阻)為了不影響DCR ( U=IR )下降及能量的能量分布,應(yīng)該選擇較低的直流電阻。SRF(自諧頻率) SRF必須要足夠高,才可以支持電路的工作頻率。如果SRF超過了工作頻率,電感器的阻抗變大,電感就起到電容的作用了。
在現(xiàn)實(shí)中,為了覆蓋反向通道頻率和前信道頻率,很難找到一個(gè)具有非常寬的帶寬的電感器,若通過不同值和不同SRF的級聯(lián)多重電感,就能構(gòu)造出寬的帶寬PoC電感。這樣它們就能支持全負(fù)荷電流,且能夠保持電感值來達(dá)到高阻抗(圖6)。
圖6(圖片來自TI官網(wǎng))
PoC濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模擬
順絡(luò)電子可以提供不同尺寸和特性的電感來滿足PoC濾波網(wǎng)絡(luò)的需求,我們通過不同的解決方案模擬來看看實(shí)際的效果。
1)2階方案-小尺寸
圖片來自順絡(luò)
圖片來自順絡(luò)
此方案中,對于1MHz~3GHz范圍內(nèi)的噪音抑制都在-22db以上,最大抑制頻率大約在100MHz,接近-40dB。
2)3階方案A—工業(yè)品
圖片來自順絡(luò)
圖片來自順絡(luò)
此方案中,對于1MHz~3GHz范圍內(nèi)的噪音抑制都在-33db以上,最大抑制頻率大約在1000MHz,接近-45dB。
3)3階方案B—車載品
圖片來自順絡(luò)
圖片來自順絡(luò)
此方案中,對于1MHz~3GHz范圍內(nèi)的噪音抑制都在-31db以上,最大抑制頻率大約在30MHz,接近-45dB。
4)3階方案C—小尺寸
圖片來自順絡(luò)
圖片來自順絡(luò)
在頻率為8MHz-2GHz的范圍內(nèi),阻抗均大于1.8 KOhm。
總結(jié)
1)整體三級濾波更好(二級濾波在100Mhz~500MHz的濾波效果比三級濾波略好)
2)2階方案和三級方案C是小尺寸物料推薦,適用于電流較小,空間有限中應(yīng)用。
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