電源模塊防浪涌電路要如何設(shè)計

由于電源模塊應(yīng)用的場合也越來越廣，應(yīng)用場合錯綜復(fù)雜，電源模塊的輸入端時常會伴隨浪涌沖擊，若超過本身模塊能抗的浪涌電壓，模塊會損壞失效，導(dǎo)致系統(tǒng)的異常，為保證系統(tǒng)的可靠性，電源的前端防浪涌電路如何設(shè)計？

一、浪涌電壓來源

1、雷擊引起的浪涌，當發(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800余次，電壓超1000V以上的就有300余次，這是一個相當大的數(shù)據(jù)，平均每天就有兩次，所以浪涌防護電路是必不可少的。

二、電源為何需要浪涌防護電路

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、浪涌測試標準

電源模塊的浪涌測試標準是參照IEC61000-4-5。該標準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)。該標準不對絕緣物耐高壓的能力進行試驗，也不考慮直擊雷。

該標準的試驗等級分類如下：

表 1 試驗等級

四、浪涌防護電路

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(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

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?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。

圖3 浪涌防護

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