基于開關(guān)電源的系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)探討

　　通過下表可以明顯看出14D的規(guī)格持續(xù)通流量可以達(dá)到4.5KA，那么承諾的指標(biāo)只有1KA(差摸)/333KA(共模)，通過這個(gè)對(duì)比可以看出，設(shè)計(jì)的降額已經(jīng)非常大，但是

　　產(chǎn)品長期在市場方面使用過程中，還會(huì)出現(xiàn)壓敏電阻損壞，最終導(dǎo)致電源燒毀的現(xiàn)象，究其原因主要有兩方面因素：一方面是由于壓敏電阻自身的老化原因產(chǎn)生的，目前市場上面非常常用的ZnO壓敏電阻，中間是ZnO顆粒構(gòu)成的絕緣層，兩面通過鍍銀形成電極，當(dāng)兩面電極的電壓超他的閥值電壓時(shí)候，漏電流會(huì)急劇增大，最終形成瞬態(tài)電流泄放，起到防護(hù)的作用。

　　壓敏電阻對(duì)于瞬態(tài)浪涌脈沖進(jìn)行電流泄放，多次泄放以后壓敏電阻的介質(zhì)ZnO會(huì)發(fā)生特性變化，這樣壓敏電阻的殘壓特性、泄放能力都會(huì)大大降低;更加嚴(yán)重的是壓敏電阻這種兩面鍍銀結(jié)構(gòu)，表面鍍銀并無法實(shí)現(xiàn)100%均勻，那就說明每次瞬態(tài)浪涌沖擊，必然會(huì)存在整個(gè)壓敏電阻的表面有某個(gè)點(diǎn)最先導(dǎo)通，最先擊穿導(dǎo)通的點(diǎn)在承受多次沖擊之后，后首先燒毀，最終導(dǎo)致壓敏電阻損壞(見下圖)。

　　這種壓敏電阻通過擊穿點(diǎn)進(jìn)行電流泄放，在泄流點(diǎn)會(huì)形成大量的熱量，這種熱量最終會(huì)導(dǎo)致壓敏電阻燒穿(見下圖)。

　　另外一方面損壞因素是由于終端客戶對(duì)于電源使用不當(dāng)引起的失效，使用不當(dāng)前面已經(jīng)描述過會(huì)引起電磁干擾的超標(biāo)，同樣電磁抗擾度也會(huì)受到嚴(yán)重的影響，客戶應(yīng)用現(xiàn)場千差萬別，那么其中對(duì)MORNSUN隔離AC-DC小功率電源模塊的非隔離引用(見下圖),就會(huì)導(dǎo)致電源的損壞，即使電源在這種瞬態(tài)浪涌沖擊中僥幸正常，那么后端的負(fù)載部分也會(huì)產(chǎn)生各種各樣的異?，F(xiàn)象，這是整機(jī)設(shè)計(jì)工程師非常頭痛的問題。

　　隔離電源的非隔離應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生什么樣的問題：一是當(dāng)進(jìn)行共模浪涌試驗(yàn)時(shí)候，共模線-地之間的浪涌沖擊就會(huì)變成隔離電源模塊原副邊之間的耐壓，對(duì)于各種工業(yè)、電力、軌道交通等對(duì)于產(chǎn)品可靠性要求非常苛刻的應(yīng)用環(huán)境，線-地之間會(huì)按照4KV的浪涌等級(jí)進(jìn)行試驗(yàn)，大多數(shù)行業(yè)對(duì)于電源的隔離度都是按照3KV的要求或者更低進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣電源模塊就難逃損壞，只有醫(yī)療等特殊行業(yè)的隔離度才會(huì)設(shè)計(jì)在4KV，但是此時(shí)的隔離電源需要犧牲體積、成本等。

　　第二個(gè)問題是當(dāng)輸入端存在瞬態(tài)脈沖等各種雜波干擾信號(hào)時(shí)候，隔離電源能夠起到很好的保護(hù)后端負(fù)載作用，但是非隔離應(yīng)用之后，輸入端的所有干擾信號(hào)都會(huì)原封不動(dòng)的傳輸?shù)截?fù)載端，會(huì)到導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生異常甚至癱瘓。

　　上面這則應(yīng)用經(jīng)常會(huì)受到各種質(zhì)疑，一般會(huì)以某國際知名品牌的整機(jī)設(shè)計(jì)為例，告訴我們市場上面很多這種應(yīng)用，當(dāng)然這種確實(shí)是存在。那么這種應(yīng)用在什么情況下不會(huì)產(chǎn)生異常呢?對(duì)于電力系統(tǒng)非常發(fā)達(dá)的地域，他的電網(wǎng)已經(jīng)可靠，同時(shí)電網(wǎng)的負(fù)載的電磁干擾已經(jīng)非常理想的情況下，是沒有問題的;另外這種應(yīng)用可能會(huì)在負(fù)載端已經(jīng)投入了大量的設(shè)計(jì)成本來避免輸入端的瞬態(tài)干擾的時(shí)候，非隔離應(yīng)用也不會(huì)有異常;

　　那么，如果隔離電源在應(yīng)用過程中一定要進(jìn)行輸出Vout-連接到PE端，可以按照上圖的連接思路，通過電容將這兩個(gè)端子進(jìn)行連接，這樣設(shè)計(jì)保證了客戶特殊使用要求的同事，對(duì)于上述問題也能夠有效的規(guī)避。

　　總之，從可靠性的角度來說明，這種設(shè)計(jì)是非常不提倡的。

　　3結(jié)語：

　　整機(jī)電磁兼容的設(shè)計(jì)其實(shí)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，需要我們在設(shè)計(jì)初期就對(duì)指標(biāo)定位、應(yīng)用環(huán)境評(píng)審充分，在設(shè)計(jì)過程對(duì)于電路圖設(shè)計(jì)、原材料選型、PCB繪制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝安裝等各方面評(píng)審充分;任何一個(gè)點(diǎn)設(shè)計(jì)不到位都可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗，甚至?xí)冻龀林氐某杀敬鷥r(jià)。目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于這方面的設(shè)計(jì)失敗局限于電源方面，還有待繼續(xù)梳理和提高。