基于開關(guān)電源的系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計探討

　　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)，通過這個對比可以看出，設(shè)計的降額已經(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候，漏電流會急劇增大，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會發(fā)生特性變化，這樣壓敏電阻的殘壓特性、泄放能力都會大大降低;更加嚴(yán)重的是壓敏電阻這種兩面鍍銀結(jié)構(gòu)，表面鍍銀并無法實現(xiàn)100%均勻，那就說明每次瞬態(tài)浪涌沖擊，必然會存在整個壓敏電阻的表面有某個點最先導(dǎo)通，最先擊穿導(dǎo)通的點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進(jìn)行電流泄放，在泄流點會形成大量的熱量，這種熱量最終會導(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)描述過會引起電磁干擾的超標(biāo)，同樣電磁抗擾度也會受到嚴(yán)重的影響，客戶應(yīng)用現(xiàn)場千差萬別，那么其中對MORNSUN隔離AC-DC小功率電源模塊的非隔離引用(見下圖),就會導(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)載部分也會產(chǎn)生各種各樣的異?，F(xiàn)象，這是整機(jī)設(shè)計工程師非常頭痛的問題。

　　隔離電源的非隔離應(yīng)用會產(chǎn)生什么樣的問題：一是當(dāng)進(jìn)行共模浪涌試驗時候，共模線-地之間的浪涌沖擊就會變成隔離電源模塊原副邊之間的耐壓，對于各種工業(yè)、電力、軌道交通等對于產(chǎn)品可靠性要求非?？量痰膽?yīng)用環(huán)境，線-地之間會按照4KV的浪涌等級進(jìn)行試驗，大多數(shù)行業(yè)對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，這樣電源模塊就難逃損壞，只有醫(yī)療等特殊行業(yè)的隔離度才會設(shè)計在4KV，但是此時的隔離電源需要犧牲體積、成本等。

　　第二個問題是當(dāng)輸入端存在瞬態(tài)脈沖等各種雜波干擾信號時候，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都會原封不動的傳輸?shù)截?fù)載端，會到導(dǎo)致整個系統(tǒng)產(chǎn)生異常甚至癱瘓。

　　上面這則應(yīng)用經(jīng)常會受到各種質(zhì)疑，一般會以某國際知名品牌的整機(jī)設(shè)計為例，告訴我們市場上面很多這種應(yīng)用，當(dāng)然這種確實是存在。那么這種應(yīng)用在什么情況下不會產(chǎn)生異常呢?對于電力系統(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)用可能會在負(fù)載端已經(jīng)投入了大量的設(shè)計成本來避免輸入端的瞬態(tài)干擾的時候，非隔離應(yīng)用也不會有異常;

　　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，通過電容將這兩個端子進(jìn)行連接，這樣設(shè)計保證了客戶特殊使用要求的同事，對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)計是非常不提倡的。

　　3結(jié)語：

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