可靠性设计之“电源EMC设计实例”

本文主要介绍了交流、直流电源入口的EMC设计。

交流电源

第一级共模防护采用压敏电阻+气体放电管，差模采用压敏电阻。气体放电管不能直接用在交流电源防护口（尤其是220V输入）。首先，因为其为开关型防护器件，动作时电压很低，会影响系统的供电；其次，气体放电管存在续流的问题，动作后，只需要很低的电压就能保证其导通，存在安全风险；对于220V系统而言，第一级共模滤波不推荐单独使用压敏电阻。首先，因为压敏电阻存在老化问题，多次泄放之后性能会下降；其次压敏电阻的失效模式为短路失效，失效后存在安全风险；最后，压敏电阻具有较大的寄生电容，在220V的系统中存在一定的漏电流；

退耦电路采用共模电感，因为220V开关电源的EMI噪声比较严重，共模电感除了退耦作用外，还可以滤除EMI噪声。对于220V系统的浪涌防护来说，不推荐使用电阻和PPTC代替共模电感，因为一般1206电阻的最高额定电压为200V，最高过负荷电压为400V；大部分的PPTC的耐压为60V以下；而220V交流电源的峰值为311V，电压的降额不够。而且电阻和PPTC的EMI抑制效果会很差，所以推荐使用共模电感；C1为X电容，C2、C3为Y电容。该电容对浪涌的泄放很有限，主要是用于EMI的处理。

第二级共模防护采用TVS管，放置在整流桥的后面。如果防护要求不高，可直接采用第一级防护或者第二级防护。如果只有一级防护系统，那么保险丝或者PPTC须放置在最前端。同时，对于低压交流系统，安规部分的X、Y电容也可以去掉。

直流电源

电源负极的第一级共模防护推荐采用气体放电管，因为负极的电压为0，所以不存在续流和测试时影响系统供电的情况，差模采用压敏电阻。正极的共模防护通过差模的压敏电阻和负极的气体放电管实现，可以节省成本和板面积。

退耦电路和第二级防护的设计可以与交流电源的情况一样采用共模电感，也可以直接采用PPTC或者电感/电阻。电阻一般推荐4.7Ω以上，最好不超过10Ω，电阻上有压降，存在消耗功率和发热的情况。

如果防护要求不高，可直接采用第一级防护或者第二级防护。如果只有一级防护系统，那么保险丝或者PPTC须放置在最前端；如果系统没有大地，则不用做共模防护。

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