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EMS中的浪涌抗擾度電路分析
日期：2024-07-04 09:18
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摘要： 每個(gè)人都知道，EMC描述了產(chǎn)品的性能，即電磁發(fā)射/干擾EME和電磁抗擾EMS。EMI它還包括傳導和輻射；EMS還含有靜電.脈沖群.浪涌等。本文將從EMS從浪涌抗擾度的角度，分析設計電源的前級電路。
抗浪涌電路分析
如圖1所示，它通常用于小功率電源模塊EMC前級原理圖，FUSE為保險絲，MOV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熱敏電阻。其中Y電容.雖然共模電感的主要功能不是提高電路的浪涌抗擾程度，但它們間接影響了電路的設計。
圖1.常用EMC前級電路
對A...
每個(gè)人都知道，EMC描述了產(chǎn)品的性能，即電磁發(fā)射/干擾EME和電磁抗擾EMS。EMI它還包括傳導和輻射；EMS還含有靜電.脈沖群.浪涌等。本文將從EMS從浪涌抗擾度的角度，分析設計電源的前級電路。
抗浪涌電路分析
如圖1所示，它通常用于小功率電源模塊EMC前級原理圖，FUSE為保險絲，MOV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熱敏電阻。其中Y電容.雖然共模電感的主要功能不是提高電路的浪涌抗擾程度，但它們間接影響了電路的設計。
圖1.常用EMC前級電路
對ACL與ACN兩者之間施加的浪涌電壓稱(chēng)為差模浪涌電壓，差模路徑如圖中紅線(xiàn)所示；是的，ACL（或ACN）與PE兩者之間施加的電壓稱(chēng)為共模浪涌電壓，共模路徑如圖藍線(xiàn)所示。
在設計抗浪涌電路之前，必須確定相應的電路“電磁兼容標準”，如IEC/EN61000-4-5（對應GB/T17626.5)規定了浪涌抗擾度的要求.試驗方法.試驗等級等。下面我們將根據本標準的規定來(lái)討論抗浪涌電路的設計。
當輸出開(kāi)路時(shí)，浪涌電路產(chǎn)生1.2/50μs浪涌電壓，在短路時(shí)會(huì )產(chǎn)生8/20μs浪涌電流。
有效輸出阻抗為2Ω，因此，開(kāi)路電壓峰值為XKV短路峰值電流為(X/2)KA。
當對ACL（或ACN）和PE抗浪涌試驗期間，耦合電路串入10Ω如果電阻忽略了串聯(lián)耦合電容的影響，那么短路峰值電流就會(huì )變成約（X/12)KA。
相關(guān)設備介紹
1.壓敏電阻
壓敏電阻的選擇*重要的參數是：*大允許電壓.*大鉗位電壓.能承受浪涌電流。
首先,*大允許電壓電阻電壓大于電源輸出電壓的*大值電壓的*大值,其次,我們應該確保*大鉗位電壓不會(huì )超過(guò)*大浪涌電壓允許的后級電路;*后,我們應該確保浪涌電流通過(guò)壓敏電阻不會(huì )超過(guò)它所能承受的浪涌電流。
額定功率等其他參數.通過(guò)簡(jiǎn)單的驗算或實(shí)驗可以確定能量脈沖等。
2.Y電容
在進(jìn)行共模浪涌試驗時(shí)，如果考慮到成本等因素，并且在共模路徑中沒(méi)有添加壓敏電阻或其他用于夾緊電壓的設備，則應確保Y電容電壓電阻高于試驗電壓。
3.輸入整流二極管
假設*大鉗位電壓大于輸入整流二極管能夠承受的*大反向電壓，則可能損壞二極管。因此，應選擇反向電阻大于*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，共模電感只在共模路徑中起作用，但由于共模電感的兩個(gè)繞組并不是完全耦合的，未耦合的部分將作為差模路徑中的差模電感，影響EMC特性。
實(shí)例分析
背景：以某型號的電源模塊為例，該模塊就是ZLG輸入85VAC~350VAC，且EMC模塊中嵌入前級電路電路?？估擞啃枰?個(gè)差動(dòng)模塊電壓KV，共模電壓6KV。更換更大的保險絲后，它可以承受6KV差模電壓。前級原理圖及相應實(shí)物圖如圖2所示。
圖2.實(shí)例原理圖與
1.差模浪涌試驗
選擇壓敏電阻時(shí)，*大允許電壓應略大于350V，此電壓級壓敏電阻的*大鉗位電壓為10000V左右（50A測試電流）。其次，在差模路徑上，內阻等于2Ω.脈沖電壓為6KV如果電壓源與壓敏電阻串聯(lián)，峰值電流約為(6)KV-1KV）/2Ω=2500A。*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。
不用擔心，因為共模電感器中未耦合的部分，作為差模路徑中的差模電感器，將分配部分電壓。事實(shí)上，在共模電感器之后，電路已經(jīng)得到了保護。經(jīng)過(guò)測試驗證，選擇常用的整流二極管1N4007即可。
2.共模浪涌試驗
當對ACL-PE或ACN-PE測試6KV浪涌時(shí)，即共模浪涌試驗，共模路徑等效為內阻約12Ω，脈沖電壓為6KV電壓源和共模電感.Y電容串聯(lián)。由于Y電容的選擇Y1級電容，其耐壓性較高，6KV共模浪涌的能量不足以損壞它，所以只需要保證PE如果布線(xiàn)與其它布線(xiàn)保持一定的間接，就可以輕松通過(guò)共模浪涌試驗。
然而，由于共模電感器的兩端在浪涌試驗過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生高壓和飛弧。如果靠近周?chē)O備，可能會(huì )損壞周?chē)O備。因此，一個(gè)放電管或壓敏電阻可以并聯(lián)在其上限制其電壓，從而起到滅弧的作用。如圖所示MOV2所示。
抗浪涌電路分析
如圖1所示，它通常用于小功率電源模塊EMC前級原理圖，FUSE為保險絲，MOV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熱敏電阻。其中Y電容.雖然共模電感的主要功能不是提高電路的浪涌抗擾程度，但它們間接影響了電路的設計。
圖1.常用EMC前級電路
對ACL與ACN兩者之間施加的浪涌電壓稱(chēng)為差模浪涌電壓，差模路徑如圖中紅線(xiàn)所示；是的，ACL（或ACN）與PE兩者之間施加的電壓稱(chēng)為共模浪涌電壓，共模路徑如圖藍線(xiàn)所示。
在設計抗浪涌電路之前，必須確定相應的電路“電磁兼容標準”，如IEC/EN61000-4-5（對應GB/T17626.5)規定了浪涌抗擾度的要求.試驗方法.試驗等級等。下面我們將根據本標準的規定來(lái)討論抗浪涌電路的設計。
當輸出開(kāi)路時(shí)，浪涌電路產(chǎn)生1.2/50μs浪涌電壓，在短路時(shí)會(huì )產(chǎn)生8/20μs浪涌電流。
有效輸出阻抗為2Ω，因此，開(kāi)路電壓峰值為XKV短路峰值電流為(X/2)KA。
當對ACL（或ACN）和PE抗浪涌試驗期間，耦合電路串入10Ω如果電阻忽略了串聯(lián)耦合電容的影響，那么短路峰值電流就會(huì )變成約（X/12)KA。
相關(guān)設備介紹
1.壓敏電阻
壓敏電阻的選擇*重要的參數是：*大允許電壓.*大鉗位電壓.能承受浪涌電流。
首先,*大允許電壓電阻電壓大于電源輸出電壓的*大值電壓的*大值,其次,我們應該確保*大鉗位電壓不會(huì )超過(guò)*大浪涌電壓允許的后級電路;*后,我們應該確保浪涌電流通過(guò)壓敏電阻不會(huì )超過(guò)它所能承受的浪涌電流。
額定功率等其他參數.通過(guò)簡(jiǎn)單的驗算或實(shí)驗可以確定能量脈沖等。
2.Y電容
在進(jìn)行共模浪涌試驗時(shí)，如果考慮到成本等因素，并且在共模路徑中沒(méi)有添加壓敏電阻或其他用于夾緊電壓的設備，則應確保Y電容電壓電阻高于試驗電壓。
3.輸入整流二極管
假設*大鉗位電壓大于輸入整流二極管能夠承受的*大反向電壓，則可能損壞二極管。因此，應選擇反向電阻大于*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，共模電感只在共模路徑中起作用，但由于共模電感的兩個(gè)繞組并不是完全耦合的，未耦合的部分將作為差模路徑中的差模電感，影響EMC特性。
實(shí)例分析
背景：以某型號的電源模塊為例，該模塊就是ZLG輸入85VAC~350VAC，且EMC模塊中嵌入前級電路電路?？估擞啃枰?個(gè)差動(dòng)模塊電壓KV，共模電壓6KV。更換更大的保險絲后，它可以承受6KV差模電壓。前級原理圖及相應實(shí)物圖如圖2所示。
圖2.實(shí)例原理圖與
1.差模浪涌試驗
選擇壓敏電阻時(shí)，*大允許電壓應略大于350V，此電壓級壓敏電阻的*大鉗位電壓為10000V左右（50A測試電流）。其次，在差模路徑上，內阻等于2Ω.脈沖電壓為6KV如果電壓源與壓敏電阻串聯(lián)，峰值電流約為(6)KV-1KV）/2Ω=2500A。*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。
不用擔心，因為共模電感器中未耦合的部分，作為差模路徑中的差模電感器，將分配部分電壓。事實(shí)上，在共模電感器之后，電路已經(jīng)得到了保護。經(jīng)過(guò)測試驗證，選擇常用的整流二極管1N4007即可。
2.共模浪涌試驗
當對ACL-PE或ACN-PE測試6KV浪涌時(shí)，即共模浪涌試驗，共模路徑等效為內阻約12Ω，脈沖電壓為6KV電壓源和共模電感.Y電容串聯(lián)。由于Y電容的選擇Y1級電容，其耐壓性較高，6KV共模浪涌的能量不足以損壞它，所以只需要保證PE如果布線(xiàn)與其它布線(xiàn)保持一定的間接，就可以輕松通過(guò)共模浪涌試驗。
然而，由于共模電感器的兩端在浪涌試驗過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生高壓和飛弧。如果靠近周?chē)O備，可能會(huì )損壞周?chē)O備。因此，一個(gè)放電管或壓敏電阻可以并聯(lián)在其上限制其電壓，從而起到滅弧的作用。如圖所示MOV2所示。
還有一種方法PCB在設計過(guò)程中，在共模電感器的兩端增加放電齒，使電感器通過(guò)兩個(gè)放電**放電，避免通過(guò)其他路徑放電，從而盡量減少對周?chē)秃蟛吭O備的影響。ZLG致遠電子型號為PA1HBxOD-10W電源模塊PCB放電齒的實(shí)物圖加入共模電感。
EMC實(shí)驗通常是非常實(shí)用的，但是如果我們在設計中掌握了一些基本的原則EMC在前級電路中，將有更多的方向進(jìn)行測試，以縮短項目開(kāi)發(fā)的時(shí)間。本文結合了一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，從浪涌試驗的角度介紹了前級電路設備的選擇和典型電路。在未來(lái)的文章中，我們將繼續探討抗浪涌電路的相關(guān)內容EMC設計性能指標的角度EMC前級電路。
具有穩定性能的電源模塊，完善的浪涌防護電路將*大限度地保證系統供電的穩定性和可靠性。
