開關電源EMI模塊詳解

1) 零線（N）、火線（L）、地線（G）:通常家里的三角插頭的零火地的辨別是左零右火上地。在電源板上，我們所說的220V市電，其實就是有效值為220V，最大值為220*1.414V的交流正弦電壓。這個電壓都在火線上，零線一般不帶電，零線只是提供一個電流回路而已，兩側的電壓差除以等效電阻就是電流。它在供電端（發(fā)電廠、變電站等）接地，或在入戶前重復接地，是工作接地線，是輸電線路的一部分（由于是一個電流回路，加上流經(jīng)處的等效電阻，所以零線也是會帶電的）。而地線是在用戶端接地，和用電器的金屬外殼或人體可接觸部位連接，使機殼與大地等電位（一般是零電位），零線不與輸電線路構成回路，所以理論上沒有電流。（市電一般都是零線不帶電，火線帶全部電，但是有些AC Source由于設置的緣故往往火線和零線都帶上一半的電。）

2) 保險絲Fuse：保險絲一般加在L端，因為正常情況下L端帶電，而N端是不帶電的。但是有時候為了安全方面的考慮，在L端與N端都配有保險絲（為了防止人工插拔造成的反插）。在輸入端加保險絲是為了防止開機瞬間可能產(chǎn)生的尖峰大電流對電路造成的傷害。它的工作原理是：大電流流過，造成發(fā)熱，當溫度達到保險絲的熔點以上時自動熔斷以達到保護電路的作用。我們選擇保險絲一般都是選擇慢熔性(用T表示)的，也就是說熔斷所需要的能量較普通的保險絲更大，所以它有較大的抵抗瞬間脈沖的能力。保險絲的熔斷電流是額定電流的2倍。當通過保險絲的電流超過額定電流1.45倍時，它的熔斷時間要在5分鐘之內(nèi)，當通過保2險絲的電流超過額定電流2倍時，它的熔斷時間要在1分鐘之內(nèi)。通過Q=PT=IRT就可以選擇熔點值。選擇Fuse，我們必須測出開機浪涌電流和穩(wěn)態(tài)工作電流的波形圖。Fuse的額定電壓2要大于最大穩(wěn)態(tài)工作電壓；額定電流要大于最大穩(wěn)態(tài)工作電流/溫度折減率。

舉個計算IT的例子：假設開機有3個正弦波的浪涌波，其浪涌電流最大值和持續(xù)時間對應為：20A,10us；10A，10us；5A,10us。那么IT=? *20*0.00001+ ?*10*0.00001+?*5*0.00001=0.002625。

考慮到安全折減率，所以選用的Fuse的IT可以適當小于這個值。由于Fuse要承受每次開機關機的浪涌電流沖擊，所以我們要設定它可耐沖擊的次數(shù)。一般保險絲還會規(guī)定一個額定電壓，即當保險絲保護后（斷開），兩端加額定電壓時，仍然處于斷開狀態(tài)，不會造成安全隱患。

3) 負溫敏電阻NTCR：它的工作原理是阻值隨著溫度的升高而減小，主要功能也是用來保護電路，開機瞬間一般電流比較大，此時溫度低，負溫敏電阻阻值大，阻止了大電流對電路的傷害。選擇這個電阻時，一般要考慮零功率電阻值和最大穩(wěn)態(tài)電流。零功率電阻值即25°C時的電阻值，選擇它時要考慮到電路開機瞬間的尖峰大小，同時我們也要保證最大穩(wěn)態(tài)電流大于電路的最大電流。

4) Y電容：就是電路上連接L端和G端，N端和G端的兩個電容，它是安規(guī)電容（所謂安規(guī)電容，就是當電容器失效后不會導致電擊，不會危及人身安全。舉個例子：若X電容失效導致短路，那么電網(wǎng)的N端和L端直接短路，至少造成設備無法工作，而且使電網(wǎng)被短路；若Y電容失效導致短路，那么L端和地短路，使得某些外殼接地的電器的外殼直接帶上高電壓，從而對人身安全帶來威脅。所以安規(guī)電容除了濾除EMI外還要保證在發(fā)生失效的時候不至于產(chǎn)生以上危險），由于在電路上看起來很像Y型而得名。它的作用主要是用來濾除高頻成分以及共模噪聲（大小相等，方向相反的信號，共模噪聲又稱對地噪聲，指的是兩根線分別對地的噪聲。實際應用中，溫度的變化、各種環(huán)境噪聲的影響都可以視作共模噪聲）。根據(jù)電路的峰值脈沖電壓的不同可以選擇不同的Y電容，在Adapter電路中我們一般選擇Y1電容，它的額定電壓為250V，耐高壓超過8KV（此外還有Y2和Y3電容）。各個地區(qū)對Y電容的漏電流都有不同規(guī)定，以漏電流不小于0.35mA，工作電壓為220市電為例，那么容值一般選擇小于3500PF（電容越大，漏電流相應也會越大）。備注：i=CdV/dt，則C=idt/dVt=0.35*0.001*（1/50/4）/（220*1.414-0）=3500PF。單純用探頭測Y電容兩端，可能有一個電容兩端是沒有電壓的，但是實際上，兩個Y電容可能是平分電壓的。

5) X電容：X電容連接在L端和N端之間，也是一個安規(guī)電容。它們的作用主要是用來濾除差模噪聲。X電容的容值允許比Y電容大，但此時必須在X電容的兩端并聯(lián)泄放電阻，用于防止電源線拔掉時，由于該電容的充放電過程而導致電源線插頭長時間帶電。安規(guī)規(guī)定，當正在工作的機器在電源線被拔掉時，在兩秒內(nèi)，電源線插頭的兩端帶電的電壓必須小于原來額定電壓的30%。

6) 共模電感和差模電感：差模電感可用于配合X電容濾除差模干擾（一般都沒加），共模電感可用于配合Y電容濾除共模干擾。

7) 泄放電阻：顧名思義，這里的電阻就是用來消耗X電容上面的電壓，電容的容值越大，為了保證在規(guī)定的時間內(nèi)電壓降到安全范圍，我們就要相應的減小電阻的阻值。根據(jù)以往的經(jīng)驗這里的電阻總值一般在1M-2M之間，但是在功率和電阻的結構上有要求。如果不用貼片電阻的話，我們要用玻璃釉或者金屬釉制成的電阻，并且功率要求在1W-2W。由于結構方面的原因我們可以直接選擇貼片電阻。

8) CAPZero芯片：現(xiàn)在多用CAPZero芯片加電阻來來替代單純用泄放電阻組成的泄放回路。當CAPZero兩端施加AC電壓時，CAPZero會偵測到AC電壓的存在，此時它會阻斷電阻的吸收回路，在電路正常工作的時候就可以避免這部分的功耗。當AC電壓消失的時候，這個通路導通，X電容上的電壓就會通過電阻消耗掉。所以我們可以采用較大值的X電容，從而可以把電感量降低，從而達到降低成本的目的（由于AC存在的時候，電阻耗電通路關斷，所以X電容上的電不會損耗在電阻上，可以取很大的值，而不必擔心功耗的問題）。

9) 壓敏電阻RV：當兩端電壓低于其閾值電壓時，流過其電流極小，此時呈現(xiàn)高阻抗狀態(tài)。當電壓超過閾值電壓時，流過其電流急劇增大，利用這一功能可以抑制瞬間高壓（流過電流變大，使得壓降變大，從而減小電路工作電壓）?？捎糜谶^壓保護電路以及吸收浪涌電流。一般在電路中會并在整流橋的兩個交流極之間或者NL兩側。

10) 放電管：一般并聯(lián)在共模電感兩側，當放電管的兩極施加一定的電壓的時候，便在極間產(chǎn)生不均勻的電場，當電場強度達到一定值的時候，電極間產(chǎn)生電弧，電離氣體，從而使放電管馬上轉入導通的狀態(tài)，當浪涌電壓消失的時候，恢復原狀。

11) 整流橋堆：橋堆是由4個二極管組成的，主要的作用是要把交流電整成直流電。它的工作原理是：利用二極管的單向導電性和管壓降將交流電整成同一方向的脈動直流，然后通過電容的濾波和充放電整成直流電。橋堆一般要選擇耐壓值超過電路中可能出現(xiàn)的最大電壓，電流一般要大于電流中可能出現(xiàn)的最大沖擊電流。