如圖1所示為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湧抗擾度，但它們卻間接地影響了抗浪湧電路的設計。

 

圖1：常用EMC前級電路

 

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

 

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/T 17626.5）中規定了浪湧抗擾度要求、試驗方法
、試驗等級等。下麵我們將以該標準的規定為基礎來討論抗浪湧電路的設計。

 

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了10Ω的電阻，忽略掉串聯耦合電容的影響
，則短路峰值電流變為約（X/12)KA。

 

1、壓敏電阻

 

壓敏電阻的選型最重要的幾個參數為：最大允許電壓、最大鉗位電壓、能承受的浪湧電流。

 

首先應保證壓敏電阻最大允許電壓大於電源輸出電壓的最大值；其次應保證最大鉗位電壓不會超過後級電路所允許的最大浪湧電壓；最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流。

 

其他參數如額定功率、能承受的最大能量脈衝等，通過簡單驗算或實驗即可確定。

 

2、Y電容

 

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

 

3
、輸入整流二極管

 

假jia設she浪lang湧yong電dian壓ya經jing壓ya敏min電dian阻zu鉗qian位wei後hou，最zui大da鉗qian位wei電dian壓ya大da於yu輸shu入ru整zheng流liu二er極ji管guan能neng承cheng受shou的de最zui大da反fan向xiang電dian壓ya，則ze二er極ji管guan可ke能neng會hui被bei損sun壞huai。因yin此ci應ying選xuan擇ze反fan向xiang耐nai壓ya大da於yu壓ya敏min電dian阻zu最zui大da鉗qian位wei電dian壓ya的de二er極ji管guan作zuo為wei輸shu入ru整zheng流liu二er極ji管guan。

 

4、共模電感

 

理論上共模電感僅在共模路徑中起作用，但是因為共模電感兩個繞組並非完全耦合

，未耦合部分將在差模路徑中作為差模電感，影響EMC特性。

 

實例分析

 

背景：以某型號的電源模塊為例，該模塊是ZLG致遠電子為某客戶定製的電源模塊，輸入85VAC~350VAC
，且EMC前級電路電路嵌入到模塊中。抗浪湧要求差模電壓3KV，共模電壓6KV。更換更大的保險絲後可承受6KV差模電壓。其前級原理圖及對應實物圖如圖2所示。

 

圖2：實例原理圖與實物圖

 

1、差模浪湧測試

 

壓敏電阻選型時
，首先應使最大允許電壓略大於350V
，此電壓等級壓敏電阻最大鉗位電壓為1000V左右（50A測試電流下）。其次在差模路徑上，等效於一個內阻為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。最終選擇了681KD14作為壓敏電阻。其峰值電流為4500A
，最大允許工作電壓385VAC
，最大鉗位電壓1120V。

 

不(bu)必(bi)擔(dan)心(xin)
，因(yin)為(wei)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)中(zhong)未(wei)耦(ou)合(he)的(de)部(bu)分(fen)，在(zai)差(cha)模(mo)路(lu)徑(jing)中(zhong)作(zuo)為(wei)差(cha)模(mo)電(dian)感(gan)
，將(jiang)分(fen)得(de)部(bu)分(fen)電(dian)壓(ya)，事(shi)實(shi)上(shang)，在(zai)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)後(hou)級(ji)，電(dian)路(lu)已(yi)得(de)到(dao)保(bao)護(hu)，經(jing)試(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)，整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)選(xuan)擇(ze)常(chang)用(yong)的(de)1N4007即可。

 

2、共模浪湧測試

 

當對ACL-PE或ACN-PE測試6KV浪湧時，即共模浪湧試驗，共模路徑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布線與其他布線保持一定間接
，即可很容易地通過共模浪湧測試。

 

但dan是shi

，因yin為wei浪lang湧yong測ce試shi時shi共gong模mo電dian感gan兩liang端duan將jiang產chan生sheng高gao壓ya，出chu現xian飛fei弧hu。若ruo與yu周zhou圍wei器qi件jian間jian距ju較jiao近jin，可ke能neng使shi周zhou圍wei器qi件jian損sun壞huai。因yin此ci可ke在zai其qi上shang並bing聯lian一yi個ge放fang電dian管guan或huo壓ya敏min電dian阻zu限xian製zhi其qi電dian壓ya，從cong而er起qi到dao滅mie弧hu的de作zuo用yong。如ru圖tu中zhongMOV2所示。

 

另一種辦法是在PCBshejishi，zaigongmodianganliangduanjiarufangdianchi
，shidediangantongguoliangfangdianjianduanfangdian，bimiantongguoqitalujingfangdian
，congershideduizhouweihehoujiqijiandeyingxiangjiandaozuixiao。rutu3是ZLG致遠電子型號為PA1HBxOD-10W的電力電源模塊PCB在共模電感處加入的放電齒的實物圖。

 

圖3：放電齒實物圖

 

 

EMC試驗通常實踐性很強
，但如果我們掌握一些基本原理
，在設計EMCqianjidianlushi
，jianggengyoufangxiangjinxingshiyan
，congersuoduanxiangmukaifadeshijian。benwenzhangjieheleyigejiandandeshili
，conglangyongshiyandejiaodujieshaoleqianjidianluqijianxuanxinghedianxingdianlu

，zaiyihoudewenzhangzhongwomenjiangjixugengshenrudetantaokanglangyongdianluxiangguanneirong
，bingcongqitaEMC性能指標的角度來設計EMC前級電路。

 

完善的浪湧防護電路搭配性能穩定的電源模塊將會最大程度的保證係統供電的穩定可靠。ZLG致遠電子自主研發、生產的隔離電源模塊，具有寬輸入電壓範圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個係列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIP
、DIP等封裝。

 

同時ZLG致遠電子為保證電源產品性能建設了行業內一流的測試實驗室，配備最先進、齊全的測試設備，全係列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV
、浪湧抗擾度高達2KV，可應用於絕大部分複雜惡劣的工業現場，為用戶提供穩定、可靠的電源隔離解決方案。

 

 

來源：ZLG致遠電子