電源模塊應用：EMC的設計優(yōu)化

在電源模塊應用中，EMC設計往往是重中之重，因為關(guān)乎整個用戶產(chǎn)品的EMC性能。那么如何提升EMC性能呢？本文從電源模塊的設計與應用角度為您解讀。

EMC測試又叫做電磁兼容，描述的是產(chǎn)品兩個方面的性能，即電磁發(fā)射/干擾EME和電磁抗擾EMS。EME中包含傳導和輻射，而EMS中又包含靜電、脈沖群、浪涌等。為提升用戶系統(tǒng)穩(wěn)定性，接下來我們將為大家講述如何靈活應用以上方法優(yōu)化電源EMC，本文將從電源的設計與應用等角度介紹4種常用解決方案：

浪涌防護電路

電源模塊在實際應用中，工程師們經(jīng)常使用浪涌防護電路來確保EMC性能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。浪涌電壓的來源有多種，比如：雷擊、短路故障、設備頻繁開機等，話不多說，直接來看浪涌防護電路該如何設計。

如圖1所示，為提高輸入級的浪涌防護能力，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，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，導致整個系統(tǒng)癱瘓。同樣的，電路（b），由于TVS響應速度比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，將防護器件分隔成兩級。

兩級浪涌防護

另外，也可以在MOV和TVS之間加一個電阻，可以防止TVS先導通到損壞；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，如下圖。

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注意：MOV和TVS的選型很關(guān)鍵，選擇適當?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作用，通流量選小了器件容易損壞。

電源模塊的PCB設計

因為模塊電源產(chǎn)品有模塊電源的PCB設計規(guī)范要求，它要考慮散熱設計、EMC設計、干擾設計和生產(chǎn)工藝設計等等，涉及的內(nèi)容非常多，所以PCB設計在模塊電源產(chǎn)品開發(fā)過程中是作為最重要的環(huán)節(jié)之一來對待的，如下圖所示：

電源模塊的內(nèi)部電路設計

電源模塊都不是線性電源類型，都是開關(guān)電源，在開關(guān)管開通、關(guān)斷時，電壓和電流都會被斬波，造成較大瞬態(tài)變化（di/dt、dv/dt），所以開關(guān)電源是較大的EMC干擾源。隔離電源模塊常用的電路拓撲：隔離正激和隔離反激。通過產(chǎn)品內(nèi)部電路設計+PCB設計，使得產(chǎn)品的EMC性能達到最優(yōu)狀態(tài)。

電源模塊傳導騷擾設計

設計電源模塊傳導騷擾電路，首先需要分析電源模塊的傳導騷擾情況，并找到對應解決方案。下面列舉一些情況通過示波器進行分析：

1、低頻：150KHz-1MHz頻率，尤其是開關(guān)頻率點——差模騷擾

解決方案：差模濾波

2、中頻：1MHz-10MHz頻率——差模和共模騷擾

解決方案：適當稍加點共模濾波

3、高頻：10MHz-30MHz頻率——共模騷擾

解決方案：共模濾波

所以，為了解決電源模塊傳導騷擾問題，應在模塊傳輸路徑上添加差模濾波和共模濾波電路，如下圖所示：

經(jīng)驗分享：若經(jīng)示波器測試某電源模塊頻率范圍為30MHz-1000MHz，從傳導騷擾波形預測輻射騷擾好壞，高頻段呈直線性上升無下跌趨勢的，產(chǎn)品的輻射騷擾一般都會很差。

總結(jié)

EMC試驗通常實踐性很強，但如果我們掌握一些基本原理，在設計EMC前級電路時，將更有方向進行試驗，從而縮短項目開發(fā)的時間。

完善的浪涌防護電路搭配性能穩(wěn)定的電源模塊將會最大程度的保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定可靠。ZLG致遠電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊，具有寬輸入電壓范圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個系列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV，為用戶提供穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方案。