電源模塊防浪涌電路該如何設(shè)計(jì)

由于電源模塊應(yīng)用的場(chǎng)合也越來(lái)越廣，應(yīng)用場(chǎng)合錯(cuò)綜復(fù)雜，電源模塊的輸入端時(shí)常會(huì)伴隨浪涌沖擊，若超過(guò)本身模塊能抗的浪涌電壓，模塊會(huì)損壞失效，導(dǎo)致系統(tǒng)的異常，為保證系統(tǒng)的可靠性，電源的前端防浪涌電路如何設(shè)計(jì)?

一、浪涌電壓來(lái)源

1、雷擊引起的浪涌，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，通訊電路會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)，形成浪涌電壓或電流;

2、系統(tǒng)應(yīng)用中負(fù)載的切換及短路故障也會(huì)引起浪涌;

3、其他設(shè)備頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)引起的高頻浪涌電壓。

據(jù)某些權(quán)威機(jī)構(gòu)報(bào)道，一年之中發(fā)生的浪涌電壓超過(guò)應(yīng)用電壓一倍以上的次數(shù)就高達(dá)800余次，電壓超1000V以上的就有300余次，這是一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)據(jù)，平均每天就有兩次，所以浪涌防護(hù)電路是必不可少的。

二、電源為何需要浪涌防護(hù)電路

電源模塊是系統(tǒng)與外部接觸、接口的，外部傳來(lái)的浪涌都經(jīng)過(guò)電源模塊，所以需要浪涌防護(hù)電路。

由于電源模塊體積小，集成度高，內(nèi)部的控制芯片和晶體管等器件最大耐壓和最大電流都比較極限，一個(gè)浪涌電壓過(guò)來(lái)可能就使模塊損壞失效，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，即使沒(méi)有立馬損壞，器件受到應(yīng)力沖擊，也會(huì)影響壽命和可靠性，所以為了保證電源模塊持續(xù)可靠的應(yīng)用，一般都需要加上浪涌防護(hù)電路。電源模塊受限于體積小，很多模塊內(nèi)部不能加上防浪涌電路，所以需要在模塊的外部加上防浪涌電路。

三、浪涌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

電源模塊的浪涌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是參照IEC61000-4-5。該標(biāo)準(zhǔn)適用于電氣和電子設(shè)備在規(guī)定的工作狀態(tài)下工作時(shí)，對(duì)由開(kāi)關(guān)或雷電作用所產(chǎn)生的有一定危害電平的浪涌電壓的反應(yīng)。該標(biāo)準(zhǔn)不對(duì)絕緣物耐高壓的能力進(jìn)行試驗(yàn)，也不考慮直擊雷。

該標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)等級(jí)分類如下：

表 1 試驗(yàn)等級(jí)

四、浪涌防護(hù)電路

由于電源模塊體積小，在EMC要求比較高的場(chǎng)合，需要增加額外的浪涌防護(hù)電路，以提升系統(tǒng)EMC性能，提高產(chǎn)品的可靠性。如圖2所示，為提高輸入級(jí)的浪涌防護(hù)能力，在外圍增加了壓敏電阻和TVS管。但圖中的電路(a)、(b)原目的是想實(shí)現(xiàn)兩級(jí)防護(hù)，但可能適得其反。如果(a)中MOV2的壓敏電壓和通流能力比MOV1低，在強(qiáng)干擾場(chǎng)合，MOV2可能無(wú)法承受浪涌沖擊而提前損壞，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。同樣的，電路(b)，由于TVS響應(yīng)速度比MOV快，往往是MOV未起作用，而TVS過(guò)早損壞。所以正確的接法一般是如圖(c)、(d)所示，在兩個(gè)MOV或是MOV和TVS之間接一個(gè)電感。

圖2 兩級(jí)浪涌防護(hù)

如圖3所示，可以在MOV和TVS之間加一個(gè)電阻，可以防止TVS先導(dǎo)通到損壞，而MOV還沒(méi)來(lái)得及動(dòng)作;在選取R的時(shí)候要考慮R的功耗，以免R先損壞;同時(shí)可以并聯(lián)電容，吸收能量，提高抗浪涌能力;MOV和TVS的選型很關(guān)鍵，選擇適當(dāng)?shù)淖畲笤试S電壓和最大通流量很重要，這個(gè)就要參照電源模塊的輸入電壓以及浪涌試驗(yàn)等級(jí)，如果電壓選擇小了后端供電不正常，選擇大了起不到保護(hù)作用，通流量選小了器件容易損壞。

圖3 浪涌防護(hù)

選擇了一個(gè)可靠的防浪涌電路，再配上致遠(yuǎn)三代新品，小體積、高效率、自帶短路保護(hù)的貼片產(chǎn)品，為你的系統(tǒng)保駕護(hù)航。

圖4 小體積高效率貼片產(chǎn)品