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电路设计不用愁,版主“化二”有高招

发布时间:2013-12-03 来源:电子元件技术网论坛 责任编辑:cicy

【导读】电路设计不用愁,版主“化二”有高招。在电子元件技术网的论坛中,针对网友Evanma提出的解决AC电源浪涌的基本原理图,版主“化二”道出5个bug,并作出详细的、实战型的、结论性的阐述。看了这个,估计大家都不会在为设计防护电路发愁了。

本文来源于EMC/EMI论坛的帖子,原帖为:电源模块过浪涌和安规的矛盾

电路设计不用急,版主“化二”有高招
防护电路设计图


防护电路设计第一招:了解被保护电源模块的特性;

譬如上述电源模块在浪涌测试中,可以通过多少伏的共模干扰?耐压测试是多少?模块内部是否集成了压敏电阻、放电管等瞬态抑制器件?+110V电路上是否集成了防反接的二极管?能否通过电压跌落20ms以上的测试?

防护电路设计第二招:“瞬态抑制器件”与“安规耐压防护”结合:

有些电源模块,由于绝缘耐压设计、器件选择(如开关MOS管耐过压冲击高),虽然没有共模抑制,但是单独对模块L、N与机壳地之间做浪涌测试,可达2000V以上。这样的电源模块,由于其耐压防护较好,仅需要防护电路(前级滤波或共模抑制电路的输出残压在2000V就行。

这样设计的好处,如果外部干扰过压,在2000V以下,电源模块通过耐压水平硬扛,共模抑制电路根本不动作,有效的保护防护器件(防护器件,气体放电管、压敏电阻在冲击有一定的冲击使用寿命),提供其可靠性。因此,在对电源模块能有效保护的前提下,防护电路的动作电路应可能的高,避免其动作频繁,导致过早失效。

当然选用的电源模块质量较差,其耐浪涌冲击的能力也会下降,但最终防护电路的残压,一定要低于其最大可承受的过压水平。否则,前级过压的瞬态防护意义就会没有了。

防护电路设计第三招:别引祸上身!

某设备现场运行实验时(旁边有晶闸管之类的切换,会产生过压谐振),发现其电源模块的压敏电阻(防护电路设计与浪拓电子提供的相拟,器件参数不一样)运行一周或一个月后,就会短路或自燃(烧坏电源滤波板),导致整个系统掉电(最严重的问题)。

仔细检查,电源屏在AC220V的电源上有防雷,但是其压敏电阻为14D561K(560V动作的)、气体放电管为B5G600(600V直流击穿电压),该防雷模块由于设备内部的瞬态抑制电路动作(压敏电阻与气体入电管为470V),根本不起作用。

查明原因,并且更换动作电压更高的压敏电阻与气体放电管后(无任何瞬态抑制器件时,该设备的浪涌共模抗干扰能力达到1600V,因此更换防器器件上,不影响浪涌抑制)。

防护电路设计的第四招:了解防护器件的弱电;

譬如在AC220V的浪涌防护中,要注意压敏电阻的寄生电容、老化失效、漏电流增大会导致自燃等缺点,气体放电管反映速度慢、在24V以上电源上使用有“续流”问题。
就拿浪拓提供的电路防护来说吧,压敏电阻与气体放电管串联使用,会解决压敏电阻漏电流自燃,以及气体放电管“续流”问题,但是另外两外压敏电阻在L、N之间相当于串联,因此,无法解决压敏电阻自燃问题。

当然,压敏电阻或气体放电管串联使用,客观上,增加了瞬态电路的响应时间或增加了残压(波前尖峰)。

电源防护电路设计的第五招,瞬态抑制防护与滤波电路结合:

瞬态抑制防护由于其局限性,一般会有很高的残压的,如用于AC220V的14D561K压敏电阻的箝位电压就高达700v~1000V),B5G600L 气体放电管的波头尖尖会与干扰尖峰幅度相当,并且频率很高。   

滤波电路,譬如共模电感与安规电容,对低频的干扰(10/700us雷击)滤波效果,几乎为零。

“瞬态抑制防护”与滤波电路结合,完全有能力将浪涌或雷击完全抑制,其最后的干扰电压输出,在开关电源的合理范围内。

“安规耐压”与“瞬态抑制电路”结合的好处:
(1)较低的过电压、持续时间长、经常发生的电磁干扰,让电路的安规耐压器件吸收或耐受(不会影响其可靠性);
(2)瞬态过压(超出电源模块允许的输入范围),就让瞬态抑制器件动作吧!

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