從浪涌抗擾度的角度設計EMC前級電路

　　大家都知道，EMC描述的是產(chǎn)品兩個(gè)方面的性能，即電磁發(fā)射/干擾EME和電磁抗擾EMS。EME中又包含傳導干擾和輻射干擾;而EMS中又包含靜電抗擾、脈沖群抗擾、浪涌抗擾等。下面將從EMS中的浪涌抗擾度的角度出發(fā)，分析設計電源的前級電路。

　　一、抗浪涌的電路分析

　　如圖1所示為小功率電源模塊中常用的EMC前級原理圖，FUSE為保險絲，MOV為壓敏電阻，Cx為X電容，LDM為差模電感，Lcm為共模電感，Cy1和Cy2為Y電容，NTC為熱敏電阻。其中Y電容、共模電感等的主要作用雖然不是為了改善電路的浪涌抗擾度，但它們卻間接地影響了抗浪涌電路的設計。

　　圖1 常用EMC前級電路

　　對ACL與ACN之間施加的浪涌電壓稱(chēng)為差模浪涌電壓，差模路徑如圖中紅線(xiàn)所示;對ACL(或ACN)與PE之間施加的電壓稱(chēng)為共模浪涌電壓，共模路徑如圖中藍線(xiàn)所示。

　　在設計抗浪涌電路前必須先確定相應的“電磁兼容標準”，如IEC/EN 61000-4-5(對應GB/T 17626.5)中規定了浪涌抗擾度要求、試驗方法、試驗等級等。下面我們將以該標準的規定為基礎來(lái)討論抗浪涌電路的設計。

　　浪涌發(fā)生電路在輸出開(kāi)路時(shí)，產(chǎn)生1.2/50μs的浪涌電壓，而在短路時(shí)將產(chǎn)生8/20μs的浪涌電流。

　　發(fā)生器的有效輸出阻抗為2Ω，故當開(kāi)路電壓峰值為XKV時(shí)，短路峰值電流為(X/2)KA。

　　當對ACL(或ACN)和PE之間進(jìn)行抗浪涌測試時(shí)，在耦合電路上又串入了10Ω的電阻，忽略掉串聯(lián)耦合電容的影響，則短路峰值電流變?yōu)榧s(X/12)KA。

　　二、相關(guān)器件介紹

　　1.壓敏電阻

　　壓敏電阻的選型最重要的幾個(gè)參數為：最大允許電壓、最大鉗位電壓、能承受的浪涌電流。

　　首先應保證壓敏電阻最大允許電壓大于電源輸出電壓的最大值;其次應保證最大鉗位電壓不會(huì )超過(guò)后級電路所允許的最大浪涌電壓;最后應保證流過(guò)壓敏電阻的浪涌電流不會(huì )超過(guò)其能承受的浪涌電流。

　　其他參數如額定功率、能承受的最大能量脈沖等，通過(guò)簡(jiǎn)單驗算或實(shí)驗即可確定。

　　2.Y電容

　　在進(jìn)行共模浪涌測試時(shí)，若考慮成本等因素，在共模路徑中未加入壓敏電阻或其他用于鉗位電壓的器件時(shí)，應保證Y電容耐壓高于測試電壓。

　　3.輸入整流二極管

　　假設浪涌電壓經(jīng)壓敏電阻鉗位后，最大鉗位電壓大于輸入整流二極管能承受的最大反向電壓，則二極管可能會(huì )被損壞。因此應選擇反向耐壓大于壓敏電阻最大鉗位電壓的二極管作為輸入整流二極管。

　　4.共模電感

　　理論上共模電感僅在共模路徑中起作用，但是因為共模電感兩個(gè)繞組并非完全耦合，未耦合部分將在差模路徑中作為差模電感，影響EMC特性。