從浪涌抗擾度的角度設(shè)計(jì)EMC前級(jí)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(dǎo)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(shè)計(jì)電源的前級(jí)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(jí)原理圖，F(xiàn)USE為保險(xiǎn)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(shè)計(jì)。

圖1 常用EMC前級(jí)電路

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

在設(shè)計(jì)抗浪涌電路前必須先確定相應(yīng)的“電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)”，如IEC/EN 61000-4-5(對(duì)應(yīng)GB/T 17626.5)中規(guī)定了浪涌抗擾度要求、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)等級(jí)等。下面我們將以該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為基礎(chǔ)來討論抗浪涌電路的設(shè)計(jì)。

浪涌發(fā)生電路在輸出開路時(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(dāng)開路電壓峰值為XKV時(shí)，短路峰值電流為(X/2)KA。

當(dāng)對(duì)ACL(或ACN)和PE之間進(jìn)行抗浪涌測(cè)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(shù)為：最大允許電壓、最大鉗位電壓、能承受的浪涌電流。

首先應(yīng)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(yīng)保證最大鉗位電壓不會(huì)超過后級(jí)電路所允許的最大浪涌電壓;最后應(yīng)保證流過壓敏電阻的浪涌電流不會(huì)超過其能承受的浪涌電流。

其他參數(shù)如額定功率、能承受的最大能量脈沖等，通過簡(jiǎn)單驗(yàn)算或?qū)嶒?yàn)即可確定。

2.Y電容

在進(jìn)行共模浪涌測(cè)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(yīng)保證Y電容耐壓高于測(cè)試電壓。

3.輸入整流二極管

假設(shè)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(yīng)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?yàn)楣材ｋ姼袃蓚€(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。