電子線(xiàn)路中的EMC標準與EMC設計

　　TVS管是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預定值，有效地保護電子線(xiàn)路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應用于計算機系統、通信設備、交/直流電源、汽車(chē)、電子鎮流器、家用電器、儀器儀表、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、 CDMA、GSM、數字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅動(dòng)接收保護、電機電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪聲的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。

　?。?） TVS管的選取

　　計算選取時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：

　?、?TVS額定反向關(guān)斷電壓VWM應大于或等于被保護電路的最大工作電壓。
　?、?最小擊穿電壓VBR=VWM/KBR (其中，KBR=0.8～0.9)。
　?、?TVS的最大箝位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓，即VC=KC×VBR (其中，KC=1.3)。
　?、?在規定的脈沖持續時(shí)間內，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內可能出現的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應大于瞬態(tài)浪涌電流。

　　3.3.3 TVS管與壓敏電阻器的比較

　　目前，國內不少需進(jìn)行浪涌保護的設備上使用的是壓敏電阻器。TVS管一般用于電快速瞬變脈沖群的防護，其特性比壓敏電阻器優(yōu)越得多，具體特性參數的比較表5所列。

　　表5 TVS管與壓敏電阻器的比較

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　　3.4 應用實(shí)例

　　3.4.1 交流電路

　　圖4為微機電源采用TVS管作線(xiàn)路保護的原理圖。

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圖4 微機電源部分原理圖

　　下面就圖4中的線(xiàn)路保護加以說(shuō)明。

　?、?在進(jìn)線(xiàn)的交流220 V處加雙向TVS管D1，以抑制220 V交流電網(wǎng)中的尖峰干擾。雙向TVS管D1的

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　　選取D1時(shí)根據上述參數，通過(guò)查表即可得到。
　?、?在變壓器進(jìn)線(xiàn)處加上抗干擾的電源線(xiàn)濾波器，以消除小尖峰干擾。
　?、?在變壓器輸出端交流20 V處加上雙向TVS管D2，再一次抑制干擾。雙向TVS管D2的

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　　選取D2時(shí)根據上述參數，通過(guò)查表即可得到。
　?、?整流濾波輸出直流10 V時(shí)，加上單向TVS管D3抑制干擾。單向TVS管D3的

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　　選取D3時(shí)根據上述參數，通過(guò)查表即可得到。

　　通過(guò)如上4次抑制，得到了所謂的“凈化電源”。為了防雷擊等浪涌電壓，還可在交流220 V進(jìn)線(xiàn)端加上壓敏電阻器，以便更有效地防止干擾進(jìn)入計算機的CPU及存儲器中，從而進(jìn)一步提高系統的可靠性。

　　3.4.2 DCDC電路

　　圖5是一個(gè)直流電源的前級抑制干擾原理圖。

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圖5 直流電源部分原理圖

　　圖5中，KZ、KF外接24 V直流電源；YR1為壓敏電阻器，VmA＝1.5×24 = 36 V，用于抗浪涌沖擊；L1、L2、C1和C2構成平衡型LC濾波器，抑制差模干擾；L3為共模電感，用于抑制共模干擾；TVS1用于抑制電快速瞬變脈沖群干擾。注意，如果GND不能通過(guò)機殼接地，則必須要加TVS2接KF，目的是把瞬變脈沖干擾信號“導”向大地。

　　結語(yǔ)

　　國內外對電磁環(huán)境和干擾的研究工作，多年來(lái)一直沿著(zhù)兩個(gè)方面并行推進(jìn)：一方面是研究器件的噪聲物理特性，探索克服元器件噪聲的新方法，其成果用于設計和開(kāi)發(fā)具有更強功能的新型電子器件；另一方面是研究影響電子電路和電子設備電磁兼容的各種因素，總結增強電子設備電磁兼容性的各種方法，其成果用于設計和開(kāi)發(fā)更為理想的電路結構，組裝出符合預期應用環(huán)境的電子裝置、設備和系統。對電子線(xiàn)路設計者來(lái)說(shuō)，主要考慮后者。電子線(xiàn)路中的EMC設計，實(shí)際上主要是“堵”和“導”的方法；“堵”的方法是抑制干擾，不讓干擾進(jìn)入系統；“導”的方法是把內部的干擾信號泄露出來(lái)。因此，在實(shí)際應用中往往多種方法并用，以提高整個(gè)系統的可靠性。

　　編者注： 本文為期刊縮略版，全文見(jiàn)本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。

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　　陳建明（博士、副教授），主要研究方向為信號處理與識別、嵌入式系統等。