電源模塊中（zhōng）的（de）EMC前級原理及抗浪湧電路分析

EMC/EMI設計

一、抗浪湧的電路分析

小功率電源模（mó）塊中常用的EMC前級原理圖，FUSE為保（bǎo）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（mǐn）電阻（zǔ）。其中Y電（diàn）容、共模（mó）電感等（děng）的主要作用雖然不是為了改善（shàn）電路的浪湧抗擾度，但它們卻間接地影響了抗浪湧電路的設計。

對ACL與ACN之間施加的浪湧（yǒng）電壓（yā）稱為差模浪湧電壓，差模（mó）路徑如紅線所示；對ACL（或ACN）與PE之間施加的電壓稱為（wéi）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求、試驗方法、試驗等級（jí）等。下（xià）麵我們將以該標準的規定為（wéi）基礎（chǔ）來討論抗浪湧電路的（de）設計。

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

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

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

電源模塊（kuài）中的EMC前級（jí）原理及抗浪湧電路分析

二、相關器件介紹

1.壓敏電阻

壓敏電阻的選型重（chóng）要的幾個（gè）參數為：大（dà）允許（xǔ）電壓、大鉗位電（diàn）壓、能承受的浪湧電流。

首先應保證壓敏電阻大允許（xǔ）電壓大於電源輸出電壓（yā）的大值；其次應保證大鉗位（wèi）電壓不會超過後級電路所允許的大浪湧電壓；後應保證流過壓敏電阻（zǔ）的浪湧電流不會超（chāo）過其能承（chéng）受的浪湧電流。

其他參數如額定功率、能承受的大能量脈衝等，通過簡單驗算（suàn）或實驗（yàn）即可（kě）確定（dìng）。

2.Y電容

在進行（háng）共模浪湧測試時，若考慮成本等因素，在共模路徑中（zhōng）未加（jiā）入壓敏電阻或其（qí）他用於（yú）鉗位電壓的器件時，應（yīng）保證Y電容耐壓高於測試電（diàn）壓。

3.輸入整流二極管

假設浪湧電壓經壓敏電阻鉗位後，大鉗位電壓大於輸入整流二（èr）極管能承受的大反向電壓，則二（èr）極管可能會被損（sǔn）壞。因此應選擇反向耐壓大於壓敏電阻大鉗位電壓的二極管作（zuò）為輸入整流二極管。

4.共模電感

理論上共模電（diàn）感僅（jǐn）在共模（mó）路徑中（zhōng）起作用，但是因為共（gòng）模電感兩個繞組並（bìng）非*耦合，未耦合部分（fèn）將（jiāng）在差模路徑中作為差模電（diàn）感，影響EMC特性（xìng）。

三、實例分析

背景：以某型號的電源模塊為例，該模（mó）塊是某電子公司為某客戶定製的（de）電源模塊，輸入85VAC~350VAC，且EMC前級電路電路嵌入到模塊（kuài）中。抗浪湧要求差模電壓3KV，共模電壓6KV。更換更大的（de）保險絲後可（kě）承受6KV差模電（diàn）壓。

電源（yuán）模塊中的（de）EMC前級（jí）原理及抗浪湧電路分析

1.差（chà）模浪湧測試

壓敏電阻選（xuǎn）型時，首（shǒu）先應使大允許電壓略大於350V，此電壓等級壓敏電阻大鉗（qián）位電壓為1000V左（zuǒ）右（50A測試電流下）。其次在差（chà）模路徑（jìng）上，等效於一個內阻為2Ω、脈衝（chōng）電壓為6KV的電壓源與壓敏電（diàn）阻串聯（lián），則峰（fēng）值電流約為（6KV-1KV）/2Ω=2500A（＄0.3060）。終選（xuǎn）擇（zé）了681KD14作為壓敏電（diàn）阻。其峰值電流（liú）為4500A，大允許工作電壓385VAC，大鉗位電壓1120V。

不必擔心，因為共模電（diàn）感中（zhōng）未耦合的部分（fèn），在差模路徑中作為差模電感（gǎn），將分（fèn）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（guǎn）選擇常用（yòng）的1N4007（＄0.0093）即（jí）可。

2.共模浪湧測試

當對ACL-PE或ACN-PE測（cè）試6KV浪湧時，即共模浪湧試驗，共模路徑（jìng）等效為一個（gè）內阻約為12Ω，脈衝電壓為6KV的（de）電壓源與共模電感（gǎn）、Y電容串聯。因為Y電容選擇Y1等級電容，其耐壓較高，6KV共模浪湧的能量不（bú）足（zú）以使其損（sǔn）壞，因此僅需保證PE布線與其他布線保持（chí）一定間接，即可很容易地通過共模浪（làng）湧測試。

但是（shì），因（yīn）為浪湧測試時共模電感（gǎn）兩端將產生高壓，出現飛弧（hú）。若與周圍器件間距較近，可（kě）能使周圍器件損壞。因此可在其上並聯一個放（fàng）電（diàn）管（guǎn）或壓敏電阻限（xiàn）製其電壓，從而起到（dào）滅弧的作用（yòng）。如圖中MOV2所示。

另一種辦法是在（zài）PCB設計時，在共模（mó）電感兩（liǎng）端加入放電齒，使得電感通過兩放電放電，避免通過其他路徑放電，從而使得對周圍和後級器件的影響（xiǎng）減到小。

電源模塊中的EMC前級原理及抗浪湧電（diàn）路分析

四、總結

EMC試驗通（tōng）常實踐（jiàn）性很強，但如（rú）果我們掌（zhǎng）握一些基本原理，在設計EMC前級電路時，將更（gèng）有方向進行試驗，從（cóng）而縮短項目開發的時（shí）間。