電源模塊（kuài）中的EMC前級原（yuán）理及抗浪湧電路分析

EMC/EMI設（shè）計

一、抗浪湧的電路分析

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（hé）Cy2為（wéi）Y電容，NTC為熱敏電阻。其中Y電容、共模電（diàn）感等的主要作用雖然（rán）不是為（wéi）了改善電路的浪湧抗擾度，但它（tā）們卻間接地影響了抗浪湧電路的設計。

對ACL與ACN之間施（shī）加的浪湧電壓稱為差模浪湧（yǒng）電壓，差模路徑如紅線所示；對ACL（或ACN）與PE之間施加的電壓（yā）稱為共模浪湧電壓，共模（mó）路徑如藍線所（suǒ）示。

在設計抗浪湧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/T17626（＄2.1792）.5）中規定了浪湧抗擾度要（yào）求、試驗方法、試驗等級等。下麵我們將以該（gāi）標準的規定為基礎來討論抗浪湧電路（lù）的設計。

浪湧（yǒng）發生電路在輸出開路時，產生1.2/50μs的（de）浪湧電壓，而在短路（lù）時將產生8/20μs的浪湧電流。

發生器的有效輸出阻抗為2Ω，故（gù）當（dāng）開（kāi）路電（diàn）壓（yā）峰值為XKV時，短路峰（fēng）值（zhí）電流為（X/2）KA。

當對ACL（或ACN）和PE之間進行抗浪湧測試時（shí），在耦（ǒu）合電路上又串入了10Ω的電阻，忽略（luè）掉串聯耦合電容的影響，則短路峰值電流變為約（X/12）KA。

電源模塊中的（de）EMC前級原理及抗浪湧電路分析

二、相（xiàng）關器件介紹

1.壓敏電阻

壓敏電阻的選型重要的幾個參（cān）數為：大允許（xǔ）電（diàn）壓、大鉗位電壓、能承受的浪湧電流。

首先（xiān）應保證壓敏電阻大（dà）允許電壓大於電源輸出電壓的大值；其次應保證大鉗位電壓不會超過（guò）後級電路所允（yǔn）許（xǔ）的大浪湧電壓；後應保證流過壓敏電阻的浪湧電流不會超過其能承受的浪湧電（diàn）流。

其他參數如額（é）定功率、能（néng）承受的大能量脈衝等，通過簡單驗算或實驗（yàn）即可確定。

2.Y電容

在進行（háng）共模浪湧測試時，若考慮（lǜ）成本等因素，在共模路徑中未加入壓敏電阻或其他用於（yú）鉗位電壓的器件時，應保證Y電容耐壓高於測試電壓（yā）。

3.輸入整流二極（jí）管

假設浪湧電壓經壓（yā）敏電（diàn）阻鉗（qián）位後，大鉗位（wèi）電壓大於輸入整流二（èr）極（jí）管能承受（shòu）的大（dà）反向電（diàn）壓，則二極管可能會被損壞。因此（cǐ）應選擇反向耐壓大於壓敏電阻大鉗位電壓的二極管（guǎn）作為輸入（rù）整流二極管。

4.共模電感

理論上共模電感僅在（zài）共模（mó）路徑中（zhōng）起作用，但是因為共模電感兩個繞組並非*耦合，未耦合（hé）部分將在差模路徑中（zhōng）作為差模電感，影響EMC特性。

三、實例（lì）分析

背景：以某型號的電源模塊為例，該模塊是（shì）某電子公司為某客戶定製的電源模塊，輸入85VAC~350VAC，且EMC前級電路電路嵌（qiàn）入到模塊中。抗浪湧要求差模電壓3KV，共模電壓6KV。更換（huàn）更大的保險絲（sī）後可承受6KV差模電壓。

電源模塊中（zhōng）的EMC前級原（yuán）理及抗浪湧電路分（fèn）析

1.差模浪湧測試

壓敏電阻選型時，首先應使大允許（xǔ）電（diàn）壓略（luè）大於（yú）350V，此電壓等級（jí）壓敏電（diàn）阻大鉗位電（diàn）壓為（wéi）1000V左右（50A測試電流下）。其次（cì）在差模（mó）路徑（jìng）上，等效於一（yī）個內阻為2Ω、脈衝電壓為6KV的電壓源與壓敏電阻串聯，則峰值電流約為（6KV-1KV）/2Ω=2500A（＄0.3060）。終選擇了681KD14作為壓敏電阻。其峰值電流為4500A，大允許工作電壓385VAC，大鉗位電壓1120V。

不必擔心，因為（wéi）共模電感中未耦合的部分，在差模路徑中作為差模電感，將分得（dé）部分電壓，事實（shí）上，在共模（mó）電感後級，電路（lù）已得到保（bǎo）護，經試驗（yàn）驗證，整流二極（jí）管選擇常用的1N4007（＄0.0093）即可。

2.共模浪湧測試

當對ACL-PE或ACN-PE測試6KV浪（làng）湧時，即共模浪湧試驗，共模路（lù）徑（jìng）等效為一個內阻約為（wéi）12Ω，脈衝電壓為6KV的電（diàn）壓源與共模電感、Y電（diàn）容（róng）串聯。因（yīn）為Y電容選（xuǎn）擇Y1等級電容，其耐壓較高，6KV共模浪湧（yǒng）的能量不足以使其損（sǔn）壞（huài），因此（cǐ）僅需保證PE布線（xiàn）與其他布線保持一定間接，即可（kě）很容（róng）易地通過共模浪湧測試。

但是（shì），因為浪湧測試時共模電感兩端將產生高壓，出現飛弧。若與周圍器件間距較近，可能使周圍（wéi）器件損壞。因此可在其上並聯一個放電管或壓敏（mǐn）電（diàn）阻限製其電壓，從而起到滅弧（hú）的作用。如圖中MOV2所示。

另一種辦（bàn）法是在PCB設計時，在共模電感兩端加入放電（diàn）齒，使得電感通過兩（liǎng）放電放電，避免通過其他路徑放電，從而使得對周圍（wéi）和後級器件的影響減到小。

電源模塊中的EMC前級原理及抗浪湧（yǒng）電路分析

四、總結

EMC試驗通常實踐性很強，但如果我們掌（zhǎng）握一些基本原（yuán）理，在設計EMC前級電（diàn）路時，將（jiāng）更有方向（xiàng）進（jìn）行試驗，從而縮短（duǎn）項（xiàng）目開發的時間。