【導(dǎo)讀】據(jù)某些權(quán)威機構(gòu)報道,一年之中發(fā)生的浪涌電壓超過應(yīng)用電壓一倍以上的次數(shù)就高達(dá)800余次,電壓超1000V以上的就有300余次,這是一個相當(dāng)大的數(shù)據(jù),平均每天就有兩次,所以浪涌防護(hù)電路是必不可少的。
一、浪涌電壓來源
1、雷擊引起的浪涌,當(dāng)發(fā)生雷擊時,通訊電路會產(chǎn)生感應(yīng),形成浪涌電壓或電流;
2、系統(tǒng)應(yīng)用中負(fù)載的切換及短路故障也會引起浪涌;
3、其他設(shè)備頻繁開關(guān)機引起的高頻浪涌電壓。
據(jù)某些權(quán)威機構(gòu)報道,一年之中發(fā)生的浪涌電壓超過應(yīng)用電壓一倍以上的次數(shù)就高達(dá)800余次,電壓超1000V以上的就有300余次,這是一個相當(dāng)大的數(shù)據(jù),平均每天就有兩次,所以浪涌防護(hù)電路是必不可少的。
圖1
二、電源為何需要浪涌防護(hù)電路
電源模塊是系統(tǒng)與外部接觸、接口的,外部傳來的浪涌都經(jīng)過電源模塊,所以需要浪涌防護(hù)電路。
由于電源模塊體積小,集成度高,內(nèi)部的控制芯片和晶體管等器件最大耐壓和最大電流都比較極限,一個浪涌電壓過來可能就使模塊損壞失效,導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓,即使沒有立馬損壞,器件受到應(yīng)力沖擊,也會影響壽命和可靠性,所以為了保證電源模塊持續(xù)可靠的應(yīng)用,一般都需要加上浪涌防護(hù)電路。電源模塊受限于體積小,很多模塊內(nèi)部不能加上防浪涌電路,所以需要在模塊的外部加上防浪涌電路。
三、浪涌測試標(biāo)準(zhǔn)
電源模塊的浪涌測試標(biāo)準(zhǔn)是參照IEC61000-4-5。該標(biāo)準(zhǔn)適用于電氣和電子設(shè)備在規(guī)定的工作狀態(tài)下工作時,對由開關(guān)或雷電作用所產(chǎn)生的有一定危害電平的浪涌電壓的反應(yīng)。該標(biāo)準(zhǔn)不對絕緣物耐高壓的能力進(jìn)行試驗,也不考慮直擊雷。
該標(biāo)準(zhǔn)的試驗等級分類如下:
表1 試驗等級
四、浪涌防護(hù)電路
由于電源模塊體積小,在EMC要求比較高的場合,需要增加額外的浪涌防護(hù)電路,以提升系統(tǒng)EMC性能,提高產(chǎn)品的可靠性。如圖2所示,為提高輸入級的浪涌防護(hù)能力,在外圍增加了壓敏電阻和TVS管。但圖中的電路(a)、(b)原目的是想實現(xiàn)兩級防護(hù),但可能適得其反。如果(a)中MOV2的壓敏電壓和通流能力比MOV1低,在強干擾場合,MOV2可能無法承受浪涌沖擊而提前損壞,導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。同樣的,電路(b),由于TVS響應(yīng)速度比MOV快,往往是MOV未起作用,而TVS過早損壞。所以正確的接法一般是如圖(c)、(d)所示,在兩個MOV或是MOV和TVS之間接一個電感。
圖2 兩級浪涌防護(hù)
如圖3所示,可以在MOV和TVS之間加一個電阻,可以防止TVS先導(dǎo)通到損壞,而MOV還沒來得及動作;在選取R的時候要考慮R的功耗,以免R先損壞;同時可以并聯(lián)電容,吸收能量,提高抗浪涌能力;MOV和TVS的選型很關(guān)鍵,選擇適當(dāng)?shù)淖畲笤试S電壓和最大通流量很重要,這個就要參照電源模塊的輸入電壓以及浪涌試驗等級,如果電壓選擇小了后端供電不正常,選擇大了起不到保護(hù)作用,通流量選小了器件容易損壞。
圖3 浪涌防護(hù)
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