電子線路中的EMC標準與EMC設計

　　TVS管是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10-12秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點，目前已廣泛應用于計算機系統(tǒng)、通信設備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、 CDMA、GSM、數(shù)字照相機的保護、共模/差模保護、RF耦合/IC驅(qū)動接收保護、電機電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪聲的抑制等各個領域。

　?。?） TVS管的選取

　　計算選取時應注意以下幾點：

　　① TVS額定反向關斷電壓VWM應大于或等于被保護電路的最大工作電壓。
　?、?最小擊穿電壓VBR=VWM/KBR (其中，KBR=0.8～0.9)。
　　③ TVS的最大箝位電壓VC應小于被保護電路的損壞電壓，即VC=KC×VBR (其中，KC=1.3)。
　　④ 在規(guī)定的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應大于瞬態(tài)浪涌電流。

　　3.3.3 TVS管與壓敏電阻器的比較

　　目前，國內(nèi)不少需進行浪涌保護的設備上使用的是壓敏電阻器。TVS管一般用于電快速瞬變脈沖群的防護，其特性比壓敏電阻器優(yōu)越得多，具體特性參數(shù)的比較表5所列。

　　表5 TVS管與壓敏電阻器的比較

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　　3.4 應用實例

　　3.4.1 交流電路

　　圖4為微機電源采用TVS管作線路保護的原理圖。

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圖4 微機電源部分原理圖

　　下面就圖4中的線路保護加以說明。

　?、?在進線的交流220 V處加雙向TVS管D1，以抑制220 V交流電網(wǎng)中的尖峰干擾。雙向TVS管D1的

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　　選取D1時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。
　　② 在變壓器進線處加上抗干擾的電源線濾波器，以消除小尖峰干擾。
　?、?在變壓器輸出端交流20 V處加上雙向TVS管D2，再一次抑制干擾。雙向TVS管D2的

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　　選取D2時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。
　　④ 整流濾波輸出直流10 V時，加上單向TVS管D3抑制干擾。單向TVS管D3的

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　　選取D3時根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。

　　通過如上4次抑制，得到了所謂的“凈化電源”。為了防雷擊等浪涌電壓，還可在交流220 V進線端加上壓敏電阻器，以便更有效地防止干擾進入計算機的CPU及存儲器中，從而進一步提高系統(tǒng)的可靠性。

　　3.4.2 DCDC電路

　　圖5是一個直流電源的前級抑制干擾原理圖。

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圖5 直流電源部分原理圖

　　圖5中，KZ、KF外接24 V直流電源；YR1為壓敏電阻器，VmA＝1.5×24 = 36 V，用于抗浪涌沖擊；L1、L2、C1和C2構(gòu)成平衡型LC濾波器，抑制差模干擾；L3為共模電感，用于抑制共模干擾；TVS1用于抑制電快速瞬變脈沖群干擾。注意，如果GND不能通過機殼接地，則必須要加TVS2接KF，目的是把瞬變脈沖干擾信號“導”向大地。

　　結(jié)語

　　國內(nèi)外對電磁環(huán)境和干擾的研究工作，多年來一直沿著兩個方面并行推進：一方面是研究器件的噪聲物理特性，探索克服元器件噪聲的新方法，其成果用于設計和開發(fā)具有更強功能的新型電子器件；另一方面是研究影響電子電路和電子設備電磁兼容的各種因素，總結(jié)增強電子設備電磁兼容性的各種方法，其成果用于設計和開發(fā)更為理想的電路結(jié)構(gòu)，組裝出符合預期應用環(huán)境的電子裝置、設備和系統(tǒng)。對電子線路設計者來說，主要考慮后者。電子線路中的EMC設計，實際上主要是“堵”和“導”的方法；“堵”的方法是抑制干擾，不讓干擾進入系統(tǒng)；“導”的方法是把內(nèi)部的干擾信號泄露出來。因此，在實際應用中往往多種方法并用，以提高整個系統(tǒng)的可靠性。

　　編者注： 本文為期刊縮略版，全文見本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。

　　參考文獻

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　　陳建明（博士、副教授），主要研究方向為信號處理與識別、嵌入式系統(tǒng)等。