電（diàn）源模塊中的EMC前級（jí）原理及抗浪湧電（diàn）路（lù）分（fèn）析

EMC/EMI設計

一、抗浪湧的電路分析

小功（gōng）率電源模塊中常用的EMC前級原（yuán）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（diàn）感，Cy1和Cy2為Y電容，NTC為熱敏電阻。其（qí）中Y電容、共模電感等的主要作用雖然不是為（wéi）了改善電路的浪湧抗擾度，但它們卻（què）間接地影響了（le）抗浪（làng）湧電路的設（shè）計。

對ACL與ACN之間施加的浪湧電（diàn）壓（yā）稱為差模浪湧電壓，差模路徑如紅（hóng）線所示；對ACL（或ACN）與PE之間（jiān）施加的電壓稱為共模浪湧電壓，共模路徑如藍線所示。

在設計抗浪湧電路前必須先（xiān）確定相應的“電磁兼容（róng）標準”，如IEC/EN 61000-4-5（對應GB/T17626（＄2.1792）.5）中規（guī）定了浪湧抗擾度要求、試驗方法、試驗等級等。下麵我們將以該（gāi）標準（zhǔn）的（de）規定為基礎來討論抗（kàng）浪湧電路的設計（jì）。

浪湧（yǒng）發生電路在輸出開路時，產生1.2/50μs的浪湧電壓，而在（zài）短路時（shí）將產生8/20μs的浪湧電（diàn）流。

發生器的有效輸出阻抗為2Ω，故當開路電（diàn）壓峰值為XKV時，短路峰值電流為（X/2）KA。

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

電源模（mó）塊中的EMC前級原理及抗浪湧電路（lù）分析

二、相關器件介紹

1.壓敏電阻

壓敏電阻的選型重要的幾個參（cān）數為：大允許電壓、大鉗位電壓、能承受的（de）浪湧（yǒng）電流。

首先應保證壓敏電阻大（dà）允許電壓大（dà）於電（diàn）源（yuán）輸出電（diàn）壓的（de）大值；其次應保證大鉗位電壓不會超過後級電路所允許的大浪湧電（diàn）壓；後應保證流（liú）過壓敏電阻的浪湧電流不會超過其（qí）能承受的浪湧電流。

其（qí）他參數如額定功率、能承受的大能量脈衝等（děng），通過簡單驗算（suàn）或實驗即可確定。

2.Y電容

在進行共模浪湧測試時，若考慮成本等因素，在共模路徑中未加（jiā）入壓敏電（diàn）阻或其他用於鉗位電壓的（de）器件（jiàn）時，應保證Y電容耐壓高於測（cè）試電壓。

3.輸入整流二極管

假設浪湧電（diàn）壓經壓敏電阻鉗（qián）位後，大鉗位電壓大於輸（shū）入整流（liú）二極管能承受的大反向電壓，則（zé）二極管可能會被損壞。因此應選擇反向耐壓大於壓敏電阻大（dà）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（diàn）感僅在共模路徑中起作用，但是因為共模電感兩個繞組並非（fēi）*耦合，未耦合部分將（jiāng）在差模路徑中作為差模電（diàn）感，影（yǐng）響EMC特性。

三、實例分析

背景：以某（mǒu）型號的電源模塊為例，該模塊是某電子公司為某客戶定製的電源模塊（kuài），輸（shū）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（gòng）模（mó）電壓6KV。更換更大的保險絲後可承受6KV差模電（diàn）壓。

電源模塊中的EMC前級原理及抗（kàng）浪湧電路分析（xī）

1.差模浪湧測試

壓敏電阻選型時，首先應（yīng）使大允（yǔn）許電壓略大於350V，此電壓等級壓敏電阻大鉗位電壓為1000V左右（50A測試電（diàn）流下）。其次在差模路徑上，等效於一個（gè）內阻為2Ω、脈衝電壓為6KV的電壓源與壓（yā）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（diàn）阻。其峰（fēng）值電流為4500A，大允許工作電壓385VAC，大鉗位電壓1120V。

不必擔心，因為共（gòng）模（mó）電感中未耦合的（de）部分（fèn），在差模路徑中作為差模電感，將分得部分電壓，事實上，在共模電感後級，電路已得到保護，經試驗驗證，整流二極管選擇常用的1N4007（＄0.0093）即可（kě）。

2.共模浪湧測試

當（dāng）對ACL-PE或ACN-PE測試6KV浪湧時，即共模浪湧（yǒng）試驗，共模路徑（jìng）等效為一個內阻約為12Ω，脈衝電壓為6KV的電壓源與共模電感、Y電容串聯。因為Y電容選擇Y1等級電容，其耐（nài）壓較高，6KV共模浪湧的能量不足以使其損壞，因此僅需保證PE布線與其他布線保（bǎo）持一定間接（jiē），即可很容（róng）易（yì）地通過共模浪湧測試（shì）。

但是，因為浪湧測試時共（gòng）模電（diàn）感兩端將產生（shēng）高壓，出（chū）現飛弧。若與周圍器件間距較近（jìn），可能使周（zhōu）圍器件損壞。因此可在其上並聯一個放電管或壓敏電阻（zǔ）限製其電壓，從而起到滅弧的作用。如圖中MOV2所示。

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

電源模塊中的EMC前級原理及抗浪湧電路分析

四、總結

EMC試驗（yàn）通常實踐性很強，但如果（guǒ）我們掌握一些基本原理，在設計EMC前級電路時，將更有方向（xiàng）進行試驗，從而（ér）縮短項目開發的時間。