datasheet

技术文章—以浪涌抗扰度的视角谈前级EMC的设计

2018-12-27来源: EEWORLD 关键字:浪涌  EMC

大家都知道,EMC 描述的是产品两个方面的性能,即电磁发射/干扰EME和电磁抗扰EMS。EME中又包含传导和辐射;而EMS中又包含静电、脉冲群、浪涌等。本文将从EMS中的浪涌抗扰度的角度出发,分析设计电源的前级电路。

 

抗浪涌的电路分析

 

如图1所示为小功率电源模块中常用的EMC前级原理图,FUSE为保险丝,MOV为压敏电阻,Cx为X电容,LDM为差模电感,Lcm为共模电感,Cy1和Cy2为Y电容,NTC为热敏电阻。其中Y电容、共模电感等的主要作用虽然不是为了改善电路的浪涌抗扰度,但它们却间接地影响了抗浪涌电路的设计。

 

 

图1 常用EMC前级电路

 

对ACL与ACN之间施加的浪涌电压称为差模浪涌电压,差模路径如图中红线所示;对ACL(或ACN)与PE之间施加的电压称为共模浪涌电压,共模路径如图中蓝线所示。

 

在设计抗浪涌电路前必须先确定相应的“电磁兼容标准”,如IEC/EN 61000-4-5(对应GB/T 17626.5)中规定了浪涌抗扰度要求、试验方法、试验等级等。下面我们将以该标准的规定为基础来讨论抗浪涌电路的设计。

 

浪涌发生电路在输出开路时,产生1.2/50μs的浪涌电压,而在短路时将产生8/20μs的浪涌电流。

 

发生器的有效输出阻抗为2Ω,故当开路电压峰值为XKV时,短路峰值电流为(X/2)KA。

 

当对ACL(或ACN)和PE之间进行抗浪涌测试时,在耦合电路上又串入了10Ω的电阻,忽略掉串联耦合电容的影响,则短路峰值电流变为约(X/12)KA。

 

相关器件介绍

 

1、压敏电阻

 

压敏电阻的选型最重要的几个参数为:最大允许电压、最大钳位电压、能承受的浪涌电流。

 

首先应保证压敏电阻最大允许电压大于电源输出电压的最大值;其次应保证最大钳位电压不会超过后级电路所允许的最大浪涌电压;最后应保证流过压敏电阻的浪涌电流不会超过其能承受的浪涌电流。

 

其他参数如额定功率、能承受的最大能量脉冲等,通过简单验算或实验即可确定。

 

2、Y电容

 

在进行共模浪涌测试时,若考虑成本等因素,在共模路径中未加入压敏电阻或其他用于钳位电压的器件时,应保证Y电容耐压高于测试电压。

 

3、输入整流二极管

 

假设浪涌电压经压敏电阻钳位后,最大钳位电压大于输入整流二极管能承受的最大反向电压,则二极管可能会被损坏。因此应选择反向耐压大于压敏电阻最大钳位电压的二极管作为输入整流二极管。

 

4、共模电感

 

理论上共模电感仅在共模路径中起作用,但是因为共模电感两个绕组并非完全耦合,未耦合部分将在差模路径中作为差模电感,影响EMC特性。

 

实例分析

 

背景:以某型号的电源模块为例,该模块是ZLG致远电子为某客户定制的电源模块,输入85VAC~350VAC,且EMC前级电路电路嵌入到模块中。抗浪涌要求差模电压3KV,共模电压6KV。更换更大的保险丝后可承受6KV差模电压。其前级原理图及对应实物图如图2所示。

 

 

图2 实例原理图与实物图

 

1、差模浪涌测试

 

压敏电阻选型时,首先应使最大允许电压略大于350V,此电压等级压敏电阻最大钳位电压为1000V左右(50A测试电流下)。其次在差模路径上,等效于一个内阻为2Ω、脉冲电压为6KV的电压源与压敏电阻串联,则峰值电流约为(6KV-1KV)/2Ω=2500A。最终选择了681KD14作为压敏电阻。其峰值电流为4500A,最大允许工作电压385VAC,最大钳位电压1120V。

 

不必担心,因为共模电感中未耦合的部分,在差模路径中作为差模电感,将分得部分电压,事实上,在共模电感后级,电路已得到保护,经试验验证,整流二极管选择常用的1N4007即可。

 

2、共模浪涌测试

 

当对ACL-PE或ACN-PE测试6KV浪涌时,即共模浪涌试验,共模路径等效为一个内阻约为12Ω,脉冲电压为6KV的电压源与共模电感、Y电容串联。因为Y电容选择Y1等级电容,其耐压较高,6KV共模浪涌的能量不足以使其损坏,因此仅需保证PE布线与其他布线保持一定间接,即可很容易地通过共模浪涌测试。

 

但是,因为浪涌测试时共模电感两端将产生高压,出现飞弧。若与周围器件间距较近,可能使周围器件损坏。因此可在其上并联一个放电管或压敏电阻限制其电压,从而起到灭弧的作用。如图中MOV2所示。

 

另一种办法是在PCB设计时,在共模电感两端加入放电齿,使得电感通过两放电尖端放电,避免通过其他路径放电,从而使得对周围和后级器件的影响减到最小。如图3是ZLG致远电子型号为PA1HBxOD-10W的电力电源模块PCB在共模电感处加入的放电齿的实物图。

 

 

图3 放电齿实物图

 

EMC试验通常实践性很强,但如果我们掌握一些基本原理,在设计EMC前级电路时,将更有方向进行试验,从而缩短项目开发的时间。本文章结合了一个简单的实例,从浪涌试验的角度介绍了前级电路器件选型和典型电路,在以后的文章中我们将继续更深入的探讨抗浪涌电路相关内容,并从其他EMC性能指标的角度来设计EMC前级电路。

 

完善的浪涌防护电路搭配性能稳定的电源模块将会最大程度的保证系统供电的稳定可靠。ZLG致远电子自主研发、生产的隔离电源模块,具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装。

 

同时ZLG致远电子为保证电源产品性能建设了行业内一流的测试实验室,配备最先进、齐全的测试设备,全系列隔离DC-DC电源通过完整的EMC测试,静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV,可应用于绝大部分复杂恶劣的工业现场,为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。

 

 

 

 

 


关键字:浪涌  EMC

编辑:muyan 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/2018/ic-news122728843.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:技术文章——士兰微电子的移动电源快充解决方案
下一篇:最后一页

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

手把手教你如何使用NTC浪涌电流限制器

在启动电子设备(如开关电源(SMPS)或逆变器)时,设备会通过具有高峰值的瞬时异常电流。它被称为浪涌电流,如果没有保护,它可能破坏半导体器件或对滤波电容器的使用寿命产生有害影响。NTC热敏电阻用作ICL(浪涌电流抑制器),方便、有效地保护电气、电子器件的电路免受浪涌电流的影响。NTC热敏电阻的优点NTC热敏电阻是一种采用具有负温度系数(NTC)的特殊半导体陶瓷的温度相关电阻。它们在室温下具有很高的电阻,当它们通电时,自己产生热量,随着温度升高,电阻下降。由于具有这种特性,它们被用作电气和电子设备的电流保护装置,方便、有效地限制异常电流,包括在通电时的浪涌电流。用作浪涌电流抑制器的NTC热敏电阻也称为功率型热敏电阻。固定电阻
发表于 2018-12-11
手把手教你如何使用NTC浪涌电流限制器

电源模块防浪涌电路设计思路解析

由于电源模块应用的场合也越来越广,应用场合错综复杂,电源模块的输入端时常会伴随浪涌冲击,若超过本身模块能抗的浪涌电压,模块会损坏失效,导致系统的异常,为保证系统的可靠性,电源的前端防浪涌电路如何设计? 一、浪涌电压来源 1、雷击引起的浪涌,当发生雷击时,通讯电路会产生感应,形成浪涌电压或电流; 2、系统应用中负载的切换及短路故障也会引起浪涌; 3、其他设备频繁开关机引起的高频浪涌电压。 据某些权威机构报道,一年之中发生的浪涌电压超过应用电压一倍以上的次数就高达800余次,电压超1000V以上的就有300余次,这是一个相当大的数据,平均每天就有两次,所以浪涌防护电路是必不可少
发表于 2018-08-29
电源模块防浪涌电路设计思路解析

ADI发布过压和过流保护功能的开关浪涌抑制器

 Analog Devices Inc. (ADI) 宣布推出 Power by Linear™ LTC7862,该器件是一款具有过压和过流保护功能的高效率开关浪涌抑制器,适合高可用性系统。LTC7862 驱动一个 N 沟道功率 MOSFET 级。在正常操作时,LTC7862 以极低的传导损耗把输入电压传递至输出。在输入过压情况下,LTC7862 作为一个高效率 DC/DC 稳压器启动开关操作,通过限制输出电压和电流来保护关键的下游器件。LTC7862 基于我们广受欢迎的线性浪涌抑制器(比如:LTC4363)而建立,提供了高效率开关保护以扩展输出电流能力并降低瞬变及故障期间的功耗损耗。在长的电感性电源总线中,当负载电流
发表于 2018-07-27
ADI发布过压和过流保护功能的开关浪涌抑制器

RClamp产品平台以保护电信及工业应用免受浪涌及静电放电

美国加州CAMARILLO市 – 2018年4月 -高性能模拟和混合信号半导体产品及先进算法领先供应商Semtech Corporation(Nasdaq:SMTC)日前宣布:推出其RClamp®低电容浪涌保护产品平台的最新产品。这款全新的四线瞬变电压抑制器(TVS)阵列可提供高浪涌、低电容瞬变电压保护,并具有易于线路布局的器件外形。作为专为电信及工业数据接口优化,使其免受危险的瞬变电压威胁而提供绝佳保护的产品,全新RClamp2594N器件也将高速接口上的电容性负载降到了最低。着眼于安装在恶劣电气环境中的电信及工业应用,Semtech的全新RClamp2594N阵列提供了一种令人难忘的35A(8x20µs波形)浪涌保护,并达到
发表于 2018-04-24
RClamp产品平台以保护电信及工业应用免受浪涌及静电放电

Semtech推出其RClamp®低电容浪涌保护产品平台的最新产品

原标题:Semtech扩展其RClamp产品平台以保护电信及工业应用免受浪涌及静电放电威胁    美国加州CAMARILLO市 – 2018年4月 -高性能模拟和混合信号半导体产品及先进算法领先供应商Semtech Corporation(Nasdaq:SMTC)日前宣布:推出其RClamp®低电容浪涌保护产品平台的最新产品。这款全新的四线瞬变电压抑制器(TVS)阵列可提供高浪涌、低电容瞬变电压保护,并具有易于线路布局的器件外形。作为专为电信及工业数据接口优化,使其免受危险的瞬变电压威胁而提供绝佳保护的产品,全新RClamp2594N器件也将高速接口上的电容性负载降到了最低。着眼于安装在恶劣电气环境中
发表于 2018-04-24
Semtech推出其RClamp®低电容浪涌保护产品平台的最新产品

Semtech扩展其RClamp产品平台以保护电信及工业应用免受浪涌

美国加州CAMARILLO市 – 2018年4月 -高性能模拟和混合信号半导体产品及先进算法领先供应商Semtech Corporation(Nasdaq:SMTC)日前宣布:推出其RClamp®低电容浪涌保护产品平台的最新产品。这款全新的四线瞬变电压抑制器(TVS)阵列可提供高浪涌、低电容瞬变电压保护,并具有易于线路布局的器件外形。作为专为电信及工业数据接口优化,使其免受危险的瞬变电压威胁而提供绝佳保护的产品,全新RClamp2594N器件也将高速接口上的电容性负载降到了最低。 着眼于安装在恶劣电气环境中的电信及工业应用,Semtech的全新RClamp2594N阵列提供了一种令人难忘的35A(8x20µs波形
发表于 2018-04-24
Semtech扩展其RClamp产品平台以保护电信及工业应用免受浪涌

小广播

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
pt type="text/javascript" src="//v3.jiathis.com/code/jia.js?uid=2113614" charset="utf-8">