一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
０序言
随着城市经济的发展，感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加。一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷，而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及电子仪表等用电设备。特别是太阳能控制仪表，由于太阳能安装位置的特殊情况，其使用稳定性是广大开发人员一直关注的重点。瞬间高电压的雷击浪涌以及信号系统浪涌是引起仪表稳定性差的重要原因，信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰(EMI)、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。如何设计防雷电路成为仪表研发的关键问题。
1 雷击浪涌分析
最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论：
1)电源浪涌
电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10 000小时(约一年零两个月)
内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。
2)信号系统浪涌
信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。
基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。
2 防雷击浪涌电路的设计
本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不会引起失火。
为了实现上述目的所采取的设计方案是：将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上。主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分，电路简单，采用复合式对称电路，共模、差摸全保护，可以不分L、N端连接。使压敏电阻RV1位于贴片整流模块前端分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻RV0、RV2与陶瓷气体放电管FD1串联后接地，RV0与FD1串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流，RV2与FD1串联主要是泄放由信号口串人24V参考电位上的能量，RV0、RV2短路失效后，FD1可将其与电源电路分离，不会导致失火现象。RV1前端线路上串联了一个线绕电阻，当此RV1短路失效时，线绕电阻可起到保险丝的作用，将短路电路断开，压敏电阻属电压钳位型保护器件，其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要(选压敏电压高一点的，通流量大一些的更安全、耐用，故障率低)；根据通流容量要求选择
外形尺寸和封装形式，本电路中采用561k－10D的压敏电阻与陶瓷气体放电管串联来延长使用寿命和确保安全。陶瓷气体放电管的通流容量根据要求的通流容量选择，电路采用3RM470L－7．5－L，通流量为5000A。线绕电阻R1起限流分压作用；贴片整流模块为开关电源电路前端整流作用，C1为高压滤波电容，Y1为去耦电容，电阻R2和电容C2及VD2组成开关电源芯片MOS管的吸收钳位电路，保护芯片，开关电源芯片采用PI公司的TNY27系列，TR1为高频变压器，VD3、C3构成高频变压器次级滤波，U2、VD4、R3、R4、R5构成开关电源电路的反馈电路，可将变压器次级输出电压稳定在设计值，此防雷抗浪涌电路在实际使用中取得了较好的效果。
3 结束语
基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单项并联式防雷电路在近年的太阳能控制仪表开发中逐渐被广大设计人员所青睐，本文所设计的电路就其严谨性，完全符合国标GB／T 17626．5的试验标准。在实际使用中可以空出PCB板的空间来为开发者提供随心所欲的设计舞台。
避雷器与浪涌保护器
避雷器和电涌保护器运用说明
目录 一、定义 二、防雷器与浪涌保护器的比较 三、线路避雷器运用及其说明 四、浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴 五、参考依据与文献
一、定义 1.避雷器 避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经过良导体安全的引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下，使电气设备受到保护。 2.浪涌保护器 也叫防雷器，是一种为各种电力设备、仪器仪表、通讯线路等提供安全防护的装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。
?从以下资料可以看出，浪涌保护器也是防雷器的一种，但是有很大的区别。 二、避雷器与浪涌保护器的比较 避雷器指建筑物避雷器，与避雷针、接地排等一起形成一个法拉第笼，防止建筑物被损坏，避雷器的基本原理是把雷击电磁脉冲(LEMP)导入地进行消解。但是为什么在安装避雷器后仍有大量的建筑物及其里面的设备被雷击损坏呢? 首先，避雷器的导线采用铜铁合金，因此其导线性能是有限的，反应速度仅为200微妙(uS)。而LEMP的半峰速度(能量达到最大值)为20微妙(uS)，也就是说LEMP的速度快于避雷器，这样避雷器把第一次直击雷导入地后，对于二次雷、三次雷往往反应不过来，直接泄漏打在设备上。也就是说，避雷器对二次雷、三次雷几乎不起作用。 其次，LEMP导入地后，会从地返回形成感应雷。感应雷会从所有含有金属的导线上泄漏到设备(网线、电源线、信号线、传输线等)。由于避雷器是单向作用的，因此它对感应雷不起作用，感应雷可以直接打坏设备。更何况，导线部分往往不会安装避雷器。 再次，浪涌只有20%来自雷击等外部环境，80%来自系统内部运行，避雷器对这80%是不起任何作用的。
开关电源防雷电路设计1
防雷电路开关电源防雷电路设计方案上网时间: 2010-08-30防雷电路开关电源防雷电路设计方案 雷击浪涌分析 最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论： 1)电源浪涌 电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。 美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V 的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。 2)信号系统浪涌 信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。 基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。 防雷击浪涌电路的设计 本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不会引起失火。 为了实现上述目的所采取的设计方案是：将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上。主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分，电路简单，采用复合式对称电路，共模、差摸全保护，可以不分L、N端连接。使压敏电阻RV1位于贴片整流模块前端分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻RV0、RV2与陶瓷气体放电管FD1串联后接地，RV0与FD1串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流，RV2与FD1串联主要是泄放由信号口串人24V参考电位上的能量，RV0、RV2短路失效后，FD1可将其与电源电路分离，不会导致失火现象。 RV1前端线路上串联了一个线绕电阻，当此RV1短路失效时，线绕电阻可起到保险丝的作用，将短路电路断开，压敏电阻属电压钳位型保护器件，其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要(选压敏电压高一点的，通流量大一些的更安全、耐用，故障率低)；根据通流容量要求选择外形尺寸和封装形式，本电路中采用561k－10D的压敏电阻与陶瓷气体放电
开关电源适配器浪涌抗扰实验分析
开关电源适配器浪涌抗扰实验分析 自从开关电源适配器开始实行标准以来，我国在1999年和2008年推出了两个有关雷击浪涌抵抗的相关标准。这两个标准分别对应国际上的两种现行标准。虽然与雷击浪涌有关的GB/T17626.5规定在我国已经有两个版本，但因为大多数国内产品迟迟未根据新标准进行修订，所以造成了 GB/T17626.5-1999和GB/T17626.5-2008两个标准并存的局面。本文将为大家介绍开关电源适配器雷击浪涌抗扰度实验方法，以及实验等级。 ?标准主要模拟间接雷击（开关电源通常都无法经受直接雷击），如雷电击中户外电网线路，有大量电流流入外部线路或接地电阻，因而产生了干扰电压；间接雷击（如云层间或云层内的雷击）在外部线路上感应出的脉冲电压和电流；雷电击中线路邻近物体，在其周围建立强大电磁场，在外部线路上感应出电压；雷电击中附近地面，地电流通过公共接地系统时所引进的干扰。 ?电源适配器在浪涌抗扰试验标准处模拟自然界的雷击外，还提到了变电所等场合，因为开关动作而引进的干扰，如主电源系统切换时的干扰；同一电网，在靠近开关电源适配器附近的一些小开关跳动时形成的干扰；切换伴有谐振线路的晶闸管设备；各种系统性的故障，如设备接地网络或者接地系统间的短路和飞弧故障。 ?雷击浪涌抗扰度试验方法 ?1、根据试验品的实际使用和安装条件进行布局和配置，包括有些标准会改变体现波形发生器信号内阻的附加电阻。 ?2、根据产品要求来定试验电压的等级及试验部位。 ?3、在每个选定的试验部位上，正、负极性的干扰至少要各加5次，每次浪涌的最大重复率为1次/min。因为大多数系统用的保护装置在两次浪涌之间
开关电源的干扰及其抑制
开关电源的干扰及其抑制 开关电源产生EMI的原因较多,其中由基本整流器产生的电流高次谐波干扰和功率转换电路产生的尖峰电压干扰是主要原因. 基本整流器：基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因.这是因为工频交流正弦波通过整流后不再是单一频率的电流,而变成一直流分量和一系列频率不同的谐波分量,谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,使前端电流发生畸变,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰. 功率转换电路：功率转换电路是开关稳压电源的核心,它产生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲,其频带较宽且谐波比较丰富. 产生这种脉冲干扰的主要原因是: ①开关管：开关管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容.当开关管流过大的脉冲电流时,大体上形成了矩形波,该波形含有许多高频成份.由于开关电源使用的元件参数如开关功率管的存储时间,输出级的大电流,开关整流二极管的反向恢复时间,会造成回路瞬间短路,产生很大短路电流.开关管的负载是高频变压器或储能电感,在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的涌流,造成尖峰噪声. ②高频变压器：开关电源中的变压器,用作隔离和变压.但由于漏感地原因,会产生电磁感应噪声;同时,在高频状况下变压器层间的分布电容会将一次侧高次谐波噪声传递给次级,变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通路,而使变压器周围产生的电磁场更容易在其他引线上耦合形成噪声. ③整流二极管：二次侧整流二极管用作高频整流时,要考虑反向恢复时间的因数.往往正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除(因载流子的存在,还有电流流过).一旦这个反向电流恢复时的斜率过大,流过线圈的电感就产生了尖峰电压,在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强的高频干扰,其频率可达几十兆赫. ④电容、电感器和导线：开关电源由于工作在较高频率,会使低频的元器件特性发生变化,由此产生噪声. 开关电源外部干扰：开关电源外部干扰可以以“共模”或“差模”方式存在.干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化.其中也包括电压变化、频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等，在电源干扰的几种干扰类型中,能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波,而静电放电等干扰只要电源设备本身不产生停振、输出电压跌落等现象,就不会造成因电源引起的对用电设备的影响. 开关电源干扰耦合途径：开关电源干扰耦合途径有两种方式:一种是传导耦合方式,另一种是辐射耦合方式. 1.传导耦合：传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一.传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接,电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备,产生电磁干扰.按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合.在开关电源中,这三种耦合方式同时存在,互相联系.
开关电源浪涌吸收方法
开关电源的冲击电流控制方法 开关电源的输入一般有滤波器来减小电源反馈到输入的纹波，输入滤波器一般有电容和电感组成∏形滤波器，图1. 和图2. 分别为典型的AC/DC电源输入电路和DC/DC电源输入电路。 由于电容器在瞬态时可以看成是短路的，当开关电源上电时，会产生非常大的冲击电流，冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很多，如对冲击电流不加以限制，不但会烧坏保险丝，烧毁接插件，还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。
图3.通信系统的最大冲击电流限值（AC/DC电源） 图4.通信系统在标称输入电压和最大输出负载时的冲击电流限值（DC/DC电源） 欧洲电信标准协会(the European Telecommunications Standards Institute)对用于通信系统的开关电源的冲击电流大小做了规定，图3为通信系统用AC/DC电源供电时的最大冲击电流限值[4]，图4为通信系统在DC/DC电源供电，标称输入电压和最大输出负载时的最大冲击电流限值[5]。图中It为冲击电流的瞬态值，Im为稳态工作电流。 冲击电流的大小由很多因素决定，如输入电压大小，输入电线阻抗，电源内部输入电感及等效阻抗，输入电容等效串连阻抗等。这些参数根据不同的电源系统和布局不同而不同，很难进行估算，最精确的方法是在实际应用中测量冲击电流的大小。在测量冲击电流时，不能因引入传感器而改变冲击电流的大小，推荐用的传感器为霍尔传感器。
2. AC/DC开关电源的冲击电流限制方法 2.1 串连电阻法 对于小功率开关电源，可以用象图5的串连电阻法。如果电阻选得大，冲击电流就小，但在电阻上的功耗就大，所以必须选择折衷的电阻值，使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。 图5. 串连电阻法冲击电流控制电路（适用于桥式整流和倍压电路，其冲击电流相同）串连在电路上的电阻必须能承受在开机时的高电压和大电流，大额定电流的电阻在这种应用中比较适合，常用的为线绕电阻，但在高湿度的环境下，则不要用线绕电阻。因线绕电阻在高湿度环境下，瞬态热应力和绕线的膨胀会降低保护层的作用，会因湿气入侵而引起电阻损坏。 图5所示为冲击电流限制电阻的通常位置，对于110V、220V双电压输入电路，应该在R1和R2位置放两个电阻，这样在110V输入连接线连接时和220V输入连接线断开时的冲击电流一样大。对于单输入电压电路，应该在R3位置放电阻。 2.2 热敏电阻法 在小功率开关电源中，负温度系数热敏电阻（NTC）常用在图5中R1，R2，R3位置。在开关电源第一次启动时，NTC的电阻值很大，可限制冲击电流，随着NTC的自身发热，其电阻值变小，使其在工作状态时的功耗减小。 用热敏电阻法也由缺点，当第一次启动后，热敏电阻要过一会儿才到达其工作状态电阻值，如果这时的输入电压在电源可以工作的最小值附近，刚启动时由于热敏电阻阻值还较大，它的压降较大，电源就可能工作在打嗝状态。另外，当开关电源关掉后，热敏电阻需要一段冷却时间来将阻值升高到常温态以备下一次启动，冷却时间根据器件、安装方式、环境温度的不同而不同，一般为1分钟。如果开关电源关掉后马上开启，热敏电阻还没有变冷，这时对冲击电流失去限制作用，这就是在使用这种方法控制冲击电流的电源不允许在关掉后马上开启的原因。
雷击浪涌试验详细介绍
,. 雷击浪涌试验细则 1 试验环境布置 考虑试验安全性问题，建议将试验设备LSG506A以及CDN-532A接地。 LSG背面板 接地线 参考接地板 图1 浪涌试验环境布置 1.1 EUT电源端的试验配置 EUT电源端的试验包括AC主回路三相的试验和控制模块供电端子单相的试验。各项试验中包括线-线与线-地两种方式。示意图分别见图2-图5。
,. 图2 交流线（三相）上电容耦合的试验配置，线-线 图3交流线（三相）上电容耦合的试验配置，线-地 耦合网络
,. 图4 交/直流上电容耦合的配置，线-线 图5 交/直流上电容耦合的配置，线-地 注：图2-图5为干扰叠加在电源线上的原理图，并不是进行试验时我们的接线图。 1.2 EUT非屏蔽互联线的试验配置
,. 图6 非屏蔽互连线的试验配置，电容耦合方式 注：此方法用于对EUT 的I/O ，控制线端子进行浪涌试验。需使用40欧姆的电阻，以保护EUT 受试设备。 1.3 EUT 屏蔽通信线的试验配置 图7 屏蔽线的试验配置，直接施加 根据GB17626.5中7.6节的要求，非金属外壳产品的屏蔽线试验，可以直
,. 接施加在屏蔽线上。如上图所示，以共模的方式将浪涌干扰加到屏蔽线层上。 2 CPS 试验方法 2.1 KB0-T 、KB0-R 、KB0-B 的 AC 主回路电源端口试验 （1）试验判据 标准中无明确要求，参照试验判据表1，给出试验结果。 （2）施加干扰电压水平 主回路电源线的试验水平为线-地4kV ，线-线2kV 。脉冲在正负两个极性进行，相角为0°、90°。在每一极性和相角施加5次脉冲（共20个脉冲），每个脉冲之间的时间间隔为1min 。 （3）受试设备接线方式 KB0-T 、KB0-R 和KB0-B 主回路串联，进行线-线、线-地试验的接线方式分别如图8、9所示。图8中左图所示为标准中规定的受试设备的AC 主回路接线图，即将主回路三相串联，并用升流器分别给受试设备提供0.9倍和2倍的额定电流（0.9倍时，EUT 中的脱扣器应不动作，2倍额定电流时应在规定的时间内动作）。由于使用了升流器给EUT 供电，因此LSG 试验设备中的EUT 电源不接（悬空）。 升流器 L N PE LSG本机开关 01 背面板 正面板 LSG试验设备 接地 01内置CDN EUT电源 本机电源 EUT AC 主回路 开 开
开关电源EMI形成原因及常用抑制方法
开关电源EMI形成原因及常用抑制方法 近年来，开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而迅速发展起来。但是，由于开关电源工作过程中的高频率、高di/dt和高dv/dt使得电磁干扰问题非常突出。国内已经以新的3C认证取代了CCIB和CCEE认证，使得对开关电源在电磁兼容方面的要求更加详细和严格。如今，如何降低甚至消除开关电源的EMI问题已经成为全球开关电源设计师以及电磁兼容（EMC）设计师非常关注的问题。本文讨论了开关电源电磁干扰形成的原因以及常用的EMI抑制方法。 1开关电源的干扰源分析 开关电源产生电磁干扰最根本的原因，就是其在工作过程中产生的高di/dt和高 dv/dt，它们产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。工频整流滤波使用的大电容充电放电、开关管高频工作时的电压切换、输出整流二极管的反向恢复电流都是这类干扰源。开关电源中的电压电流波形大多为接近矩形的周期波，比如开关管的驱动波形、MOSFET漏源波形等。对于矩形波，周期的倒数决定了波形的基波频率；两倍脉冲边缘上升时间或下降时间的倒数决定了这些边缘引起的频率分量的频率值，典型的值在MHz范围，而它的谐波频率就更高了。这些高频信号都对开关电源基本信号，尤其是控制电路的信号造成干扰。 开关电源的电磁噪声从噪声源来说可以分为两大类。一类是外部噪声，例如，通过电网传输过来的共模和差模噪声、外部电磁辐射对开关电源控制电路的干扰等。另一类是开关电源自身产生的电磁噪声，如开关管和整流管的电流尖峰产生的谐波及电磁辐射干扰。 如图1所示，电网中含有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰，开关电源在受到电磁干扰的同时也对电网其他设备以及负载产生电磁干扰（如图中的返回噪声、输出噪声和辐射干扰）。进行开关电源EMI/EMC设计时一方面要防止开关电源对电网和附近的电子设备产生干扰，另一方面要加强开关电源本身对电磁骚扰环境的适应能力。下面具体分析开关电源噪声产生的原因和途径。 图1开关电源噪声类型图 1.1电源线引入的电磁噪声 电源线噪声是电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的。电源线噪声分为两大类：共模干扰、差模干扰。共模干扰（Common-modeInterference）定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰（Differential-
开关电源的防浪涌电路
开关电源模块的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。在输入电路合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流(如图1所示)，特别是大功率开关电源，其输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流可达100A以上。在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致输入熔断器烧断，有时甚至将合闸开关的触点烧坏，轻者也会使空气开关合不上闸，上述原因均会造成开关电源无法正常投入。为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源模块正常而可靠的运行。 图1 合闸瞬间滤波电容电流波形 2 常用软起动电路 (1)采用功率热敏电阻电路 热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性，在电源接通瞬间，热敏电阻的阻值较大，达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时，电阻发热而使其阻值变小，电路处于正常工作状态。采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源，由于热敏电阻的热惯性，重新恢复高阻需要时间，故对于电源断电后又需要很快接通的情况，有时起不到限流作用。 图2 采用热敏电阻电路 (2)采用SCR R电路 该电路如图3所示。在电源瞬时接通时，输入电压经整流桥VD1VD4和限流电阻R对电容器C 充电。当电容器C充电到约80%的额定电压时，逆变器正常工作，经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R，开关电源处于正常运行状态。 图3 采用SCR R电路
这种限流电路存在如下问题：当电源瞬时断电后，由于电容器C上的电压不能突变，其上仍有断电前的充电电压，逆变器可能还处于工作状态，保持晶闸管继续导通，此时若马上重新接通输入电源，会同样起不到防止冲击电流的作用。 (3)具有断电检测的SCR R电路 该电路如图4所示。它是图3的改进型电路，VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路，时间常数RBCB的选取应稍大于半个周期，当输入发生瞬间断电时，检测电路得到的检测信号，关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号，使逆变器停止工作，同时切断晶闸管SCR的门极触发信号，确保电源重新接通时防止冲击电流。 图4 具有断电检测的SCR R电路 (4)继电器K1与电阻R构成的电路 该电路原理图如图5所示。电源接通时，输入电压经限流电阻R1对滤波电容器C1充电，同时辅助电源VCC经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的充电电压达到继电器的动作电压时，K1动作，旁路限流电阻R1，达到瞬时防冲击电流的作用。通常在电源接通之后，继电器K1动作延时0.3～0.5秒，否则限流电阻R1因通流时间过长会烧坏。 图5 由继电器与电阻构成的电路 然而这种简单的RC延迟电路在考虑到继电器吸合电压时还必须顾及流过线包的电流，一般电阻的阻值较小而电容的容量较大，延迟时间很难准确控制，这主要是电容容量的误差和漏电流造成，需要仔细地挑选和测试。同时继电器的动作阈值取决于电容器C2上的充电电压，继电器的动作电压会抖动及振荡，造成工作不可靠。 (5)采用定时触发器的继电器与限流电阻的电路 该电路如图6所示(仅画出定时电路，主电路同图5)，它是图5的改进型电路。电源接通时，输入电压经整流桥和限流电阻R1对C1充电，同时定时时基电路555的定时电容C2由辅助电源经定时电阻R2开始充电，经0.3秒后，集成电路555的2端电压低于二分之一模块电源电压，其输出端3输出高电平，VT2导通，继电器K1动作，限流电阻R1被旁路，直流供电电压对C1继续充电而达到额定值，逆变器处于正常工作状态。由于该电路在RC延迟定时电路与继电器之间插入了单稳态触发器和电流放大器，确保继电器动作干脆、可靠，有效地起到防止冲击电流的效果，而不会像图5电路那样由于继电器动作的不可靠性而烧坏限流电阻及继电器的自身触点。
浪涌保护电路
利用VDR,TVS等抗浪涌保护器件搭建的浪涌保护电路，加在电源模块的前端，有效消除浪涌电压，已试验过。 1.压敏电阻： 它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CUα中的非线性系数α），通流容量大（～2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-7～10-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量），对瞬时过电压响应时间快（～10-8s），无续流。 压敏电阻的技术参数主要有：压敏电压（即开关电压）UN，参考电压Ulma；残压Ures；残压比K（K=Ures/UN）；最大通流容量Imax；泄漏电流；响应时间。 压敏电阻的使用条件有：压敏电压：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0为工频电源额定电压） 最小参考电压：Ulma≥（1.8～2）Uac （直流条件下使用） Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压） 压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即（Ulma）max≤Ub/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。 2.抑制二极管： 抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7. 抑制二极管的技术参数 击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。 ⑵最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最
PFC电路防浪涌二极管的选用
PFC电路防浪涌二极管的选用 摘要：本文主要介绍了采用BOOST拓扑结构的PFC电路在浪涌二极管上的选用，对有浪涌二极管和无浪涌二极管的PFC电路进行了相应的试验验证。 关键词：BOOST PFC电路，浪涌二极管。 在目前常用的PFC电路中大多是采用BOOST拓扑结构，BOOST拓扑结构的PFC 电路能够起到很好的功率因素矫正和输出预稳压的作用，有利于较少交流输入电网的电流谐波分量，同时输出的预稳压对后的设计起到一个优化的作用。 在我们常用的BOOST PFC电路中常会用到一个浪涌二极管，如图1中的VD15,该二极管跨接在升压电感和升压二极管两端。浪涌的二极管的作用在理论上主要为在交流输入端存在有电压尖峰浪涌时，二极管能够在输入尖峰浪涌到达时导通，利用PFC输出的滤波电容对尖峰浪涌进行吸收，避免尖峰浪涌通过升压电感冲击到开关管，起到保护开关管的作用。但在实际应用中浪涌二极管的作用存在有一定的质疑，下面主要对有浪涌二极管和没有浪涌二极管的BOOST PFC电路进行比较试验。 如图1中的BOOST PFC电路，输入电压范围为154Vac~310Vac，输出为410Vdc，输出功率2KW，PFC输出过压保护点为440Vdc，控制电路采用UC3854B的平均电路控制模式。在电路中的VD15为浪涌二极管，在有浪涌二极管的PFC电路和无浪涌二极管的PFC电路进行比较试验，试验的内容主要考核在高压输入和浪涌输入时的PFC开关管保护能力。
图1 带有防浪涌二极管的PFC电路 在图1中PFC电路的正常工作输入电压范围达到300Vac以上，VD15使用的是RS806，针对在高压输入时RS806导通问题进行相应的试验，PFC输出电压为410Vdc，带额定负载，但输入电压调高到295Vac以上时浪涌二极管开始导通，同时PFC电路的功率因素开始降低，试验结果如下： 图1 CH1：升压电感电流 CH2：VD15电流图2 CH1：升压电感电流 CH2：VD15电流
雷击浪涌发生器操作规程
雷击浪涌发生器操作规程 为正确、安全、规范的使用雷击浪涌发生器，以评定样机在经受来自电力线上高能量骚扰时的性能，特制定本操作规程。 一、【注意事项】 1.试验人员必须经培训合格后才能进行设备操作； 2.当手潮湿或相对湿度超过75%时，不要使用本设备； 3.因为有高压脉冲加到输出接线端子（如，2Ω，500Ω，L1，L2，L3等端口）， 如果改换接线，务必要在确认高压电源处于断开状态才能进行； 4.仪器的F.G.端子要良好接地； 5.本设备是利用高压水银开关来产生高压脉冲，严禁在设备倾斜状态下，进 行试验； 6.内带高压，请勿随意拆卸或敞开机壳工作； 7.当发生紧急情况时按EMERGENCY键仪器将迅速停止浪涌输出，关闭内部高压， 快速切断电源； 8.为保证试验的可比性和可重复性，试验配置必须规范； 9.非有关人员严禁操作本仪器。 二、【测试条件】 1.环境温度: 15℃～35℃； 2．相对湿度: 25％～75％。 三、【操作程序】 1.检查实验室雷击浪涌发生器的配置，需要按照相关标准和产品说明书进行配置， 特别注意的是仪器接地端子必须接入大地系统； 2.根据实验内容和仪器使用说明书的要求，完成相关接线，特别注意对需要接地的 设备必须接地，确认无误时再接入电网； 3.按雷击浪涌发生器使用说明书的要求，接好仪器电源和EUT电源输入端，打开前 面板上的POWER开关，并将仪器前面板的LINE ON空气开关向上合上，处于通路 状态； 4.设置参数：分别通过5个功能键选中需要设置对应的参数，再通过“△“增加健 和“▽“减小健设置。LEVEL为试验等级，试验按国标第4等级设置；VOLTAGE
浪涌保护器工作原理
以下是电源系统SPD选择的要点： 1、根据被保护线路制式，例如：单相220V、三相220/380VTNC/TNS/TT等，选择合适制式SPD 2、根据被保护设备的耐冲击电压水平，选择SPD的电压保护水平Up。一般终端设备的耐冲击电压1.5kV，具体可参照GB50343-5.4。Up值小于其耐冲击电压即可。 3、根据线路引入方式，有无因直击雷击中而传到雷电流的风险，选择一级或者二级SPD。一级SPD是有雷电流泄放参数的10/350波形的。 4、根据GB50057-6.3.4里的分流计算，计算线路所需的泄放电流强度，选择合适放电能力的SPD，需要SPD标称放电电流参数大于线路的分流电涌电流即可。 至于型号，不同厂家型号不一，没什么参考价值。建议选择知名品牌，现在防雷市场鱼龙混杂，不 ? 的元件，MOV 作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7. ?抑制二极管的技术参数主要有： （1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。 （3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。