大家都知道，EMC 描述的是產(chǎn)品兩個(gè)方面的性能，即電磁發(fā)射/干擾 EME 和電磁抗擾 EMS。EME 中又包 含傳導(dǎo)干擾和輻射干擾；而 EMS 中又包含靜電抗擾、脈沖群抗擾、浪涌抗擾等。下面將從 EMS 中的浪 涌抗擾度的角度出發(fā)，分析設(shè)計(jì)電源的前級(jí)電路。
一、抗浪涌的電路分析
常規(guī)的EMC前級(jí)電路如上圖所示， FUSE 為保險(xiǎn)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涌抗擾度，但它們卻間接地影響了抗浪涌電路的設(shè)計(jì)。
對(duì) ACL 與 ACN 之間施加的浪涌電壓稱為差模浪涌電壓，差模路徑如圖中紅線所示；對(duì) ACL（或 ACN） 與 PE 之間施加的電壓稱為共模浪涌電壓，共模路徑如圖中藍(lán)線所示。
在設(shè)計(jì)抗浪涌電路前必須先確定相應(yīng)的“電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)”，如IEC 61000-3-2/GB 17625.1：《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值（設(shè)備每相輸入電流≤16A）》 中規(guī)定了浪涌抗擾度要求、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)等級(jí)等。下面我們將以該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為基礎(chǔ)來討論抗浪涌電路的設(shè)計(jì)。
浪涌發(fā)生電路在輸出開路時(shí)，產(chǎn)生 1.2/50μs 的浪涌電壓，而在短路時(shí)將產(chǎn)生 8/20μs 的浪涌電流。
發(fā)生器的有效輸出阻抗為 2Ω，故當(dāng)開路電壓峰值為 XKV 時(shí)，短路峰值電流為(X/2)KA。
當(dāng)對(duì) ACL（或 ACN）和 PE 之間進(jìn)行抗浪涌測(cè)試時(shí)，在耦合電路上又串入了 10Ω的電阻，忽略掉串聯(lián) 耦合電容的影響，則短路峰值電流變?yōu)榧s（X/12)KA。
二、關(guān)鍵器件
1、壓敏電阻
壓敏電阻的選型最重要的幾個(gè)參數(shù)為：最大允許電壓、最大鉗位電壓、能承受的浪涌電流。 首先應(yīng)保證壓敏電阻最大允許電壓大于電源輸出電壓的最大值；其次應(yīng)保證最大鉗位電壓不會(huì)超過后 級(jí)電路所允許的最大浪涌電壓；最后應(yīng)保證流過壓敏電阻的浪涌電流不會(huì)超過其能承受的浪涌電流。
其他參數(shù)如額定功率、能承受的最大能量脈沖等，通過簡(jiǎn)單驗(yàn)算或?qū)嶒?yàn)即可確定。
2、Y 電容
在進(jìn)行共模浪涌測(cè)試時(shí)，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于鉗位電壓的器 件時(shí)，應(yīng)保證 Y 電容耐壓高于測(cè)試電壓。
3、輸入整流二極管
假設(shè)浪涌電壓經(jīng)壓敏電阻鉗位后，最大鉗位電壓大于輸入整流二極管能承受的最大反向電壓，則二極 管可能會(huì)被損壞。因此應(yīng)選擇反向耐壓大于壓敏電阻最大鉗位電壓的二極管作為輸入整流二極管。
4、共模電感
理論上共模電感僅在共模路徑中起作用，但是因?yàn)楣材ｋ姼袃蓚€(gè)繞組并非完全耦合，未耦合部分將在 差模路徑中作為差模電感，影響 EMC 特性。
三、案例分析
以項(xiàng)目中所涉及的電源模塊作為案例， 輸入 85VAC~350VAC，且 EMC 前級(jí)電路電路嵌入到模塊中。抗浪涌要求差模電壓 3KV，共模電壓 6KV。更換更大的保險(xiǎn)絲后可承受 6KV 差模電壓。
1、差模浪涌測(cè)試
壓敏電阻選型時(shí)，首先應(yīng)使最大允許電壓略大于 350V，此電壓等級(jí)壓敏電阻最大鉗位電壓為 1000V 左右（50A 測(cè)試電流下）。其次在差模路徑上，等效于一個(gè)內(nèi)阻為 2Ω、脈沖電壓為 6KV 的電壓源與 壓敏電阻串聯(lián)，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。
不必?fù)?dān)心，因?yàn)楣材ｋ姼兄形瘩詈系牟糠郑诓钅Ｂ窂街凶鳛椴钅ｋ姼?，將分得部分電壓，事?shí)上， 在共模電感后級(jí)，電路已得到保護(hù)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，整流二極管選擇常用的 1N4007 即可。
2、共模浪涌測(cè)試
當(dāng)對(duì) ACL-PE 或 ACN-PE 測(cè)試 6KV 浪涌時(shí)，即共模浪涌試驗(yàn)，共模路徑等效為一個(gè)內(nèi)阻約為 12Ω，脈 沖電壓為 6KV 的電壓源與共模電感、Y 電容串聯(lián)。因?yàn)?Y 電容選擇 Y1 等級(jí)電容，其耐壓較高，6KV 共模浪涌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 過共模浪涌測(cè)試。
但是，因?yàn)槔擞繙y(cè)試時(shí)共模電感兩端將產(chǎn)生高壓，出現(xiàn)飛弧。若與周圍器件間距較近，可能使周圍器 件損壞。因此可在其上并聯(lián)一個(gè)放電管或壓敏電阻限制其電壓，從而起到滅弧的作用。如圖中 MOV2 所示。
另一種辦法是在 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，在共模電感兩端加入放電齒，使得電感通過兩放電尖端放電，避免通過 其他路徑放電，從而使得對(duì)周圍和后級(jí)器件的影響減到最小。電源模塊 PCB 在共模電感處加入的放電齒的實(shí)物圖。
EMC 試驗(yàn)通常實(shí)踐性很強(qiáng)，但如果我們掌握一些基本原理，在設(shè)計(jì) EMC 前級(jí)電路時(shí)，將更有方向進(jìn)行 試驗(yàn)，從而縮短項(xiàng)目開發(fā)的時(shí)間。本文章結(jié)合了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例，從浪涌試驗(yàn)的角度介紹了前級(jí)電路 器件選型和典型電路，在以后的文章中我們將繼續(xù)更深入的探討抗浪涌電路相關(guān)內(nèi)容，并從其他 EMC 性能指標(biāo)的角度來設(shè)計(jì) EMC 前級(jí)電路。