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2018年08月29日 | 电源模块防浪涌电路设计思路解析
2018-08-29
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的。
二、电源为何需要浪涌防护电路
电源模块是系统与外部接触、接口的，外部传来的浪涌都经过电源模块，所以需要浪涌防护电路。
由于电源模块体积小，集成度高，内部的控制芯片和晶体管等器件最大耐压和最大电流都比较极限，一个浪涌电压过来可能就使模块损坏失效，导致整个系统的瘫痪，即使没有立马损坏，器件受到应力冲击，也会影响寿命和可靠性，所以为了保证电源模块持续可靠的应用，一般都需要加上浪涌防护电路。电源模块受限于体积小，很多模块内部不能加上防浪涌电路，所以需要在模块的外部加上防浪涌电路。
三、浪涌测试标准
电源模块的浪涌测试标准是参照IEC61000-4-5。该标准适用于电气和电子设备在规定的工作状态下工作时，对由开关或雷电作用所产生的有一定危害电平的浪涌电压的反应。该标准不对绝缘物耐高压的能力进行试验，也不考虑直击雷。
该标准的试验等级分类如下：
表 1 试验等级
四、浪涌防护电路
由于电源模块体积小，在EMC要求比较高的场合，需要增加额外的浪涌防护电路，以提升系统EMC性能，提高产品的可靠性。如图2所示，为提高输入级的浪涌防护能力，在外围增加了压敏电阻和TVS管。但图中的电路（a）、（b）原目的是想实现两级防护，但可能适得其反。如果（a）中MOV2的压敏电压和通流能力比MOV1低，在强干扰场合，MOV2可能无法承受浪涌冲击而提前损坏，导致整个系统瘫痪。同样的，电路（b），由于TVS响应速度比MOV快，往往是MOV未起作用，而TVS过早损坏。所以正确的接法一般是如图（c）、（d）所示，在两个MOV或是MOV和TVS之间接一个电感。
图2 两级浪涌防护
如图3所示，可以在MOV和TVS之间加一个电阻，可以防止TVS先导通到损坏，而MOV还没来得及动作；在选取R的时候要考虑R的功耗，以免R先损坏；同时可以并联电容，吸收能量，提高抗浪涌能力；MOV和TVS的选型很关键，选择适当的最大允许电压和最大通流量很重要，这个就要参照电源模块的输入电压以及浪涌试验等级，如果电压选择小了后端供电不正常，选择大了起不到保护作用，通流量选小了器件容易损坏。
图3 浪涌防护
选择了一个可靠的防浪涌电路，再配上致远三代新品，小体积、高效率、自带短路保护的贴片产品，为你的系统保驾护航。
图4 小体积高效率贴片产品
史海拾趣
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