由于电源模块应用的场合也越来越广,应用场合错综复杂,电源模块的输入端时常会伴随浪涌冲击,若超过本身模块能抗的浪涌电压,模块会损坏失效,导致系统的异常,为保证系统的可靠性,电源的前端防浪涌电路如何设计
 
一、浪涌电压来源
1、雷击引起的浪涌,当发生雷击时,通讯电路会产生感应,形成浪涌电压或电流;
 
2、系统应用中负载的切换及短路故障也会引起浪涌;
 
3、其他设备频繁开关机引起的高频浪涌电压。
 
据某些权威机构报道,一年之中发生的浪涌电压超过应用电压一倍以上的次数就高达 800 余次,电压超 1000V 以上的就有 300 余次,这是一个相当大的数据,平均每天就有两次,所以浪涌防护电路是必不可少的。
 
 
二、电源为何需要浪涌防护电路
电源模块是系统与外部接触、接口的,外部传来的浪涌都经过电源模块,所以需要浪涌防护电路。
 
由于电源模块体积小,集成度高,内部的控制芯片和晶体管等器件最大耐压和最大电流都比较极限,一个浪涌电压过来可能就使模块损坏失效,导致整个系统的瘫痪,即使没有立马损坏,器件受到应力冲击,也会影响寿命和可靠性,所以为了保证电源模块持续可靠的应用,一般都需要加上浪涌防护电路。电源模块受限于体积小,很多模块内部不能加上防浪涌电路,所以需要在模块的外部加上防浪涌电路。
 
三、浪涌测试标准
电源模块的浪涌测试标准是参照 IEC61000-4-5。该标准适用于电气和电子设备在规定的工作状态下工作时,对由开关或雷电作用所产生的有一定危害电平的浪涌电压的反应。该标准不对绝缘物耐高压的能力进行试验,也不考虑直击雷。
该标准的试验等级分类如下:
 
表 1 试验等级
 
四、浪涌防护电路
由于电源模块体积小,在 EMC 要求比较高的场合,需要增加额外的浪涌防护电路,以提升系统 EMC 性能,提高产品的可靠性。如图 2 所示,为提高输入级的浪涌防护能力,在外围增加了压敏电阻和 TVS 管。但图中的电路(a)、(b)原目的是想实现两级防护,但可能适得其反。如果(a)中 MOV2 的压敏电压和通流能力比 MOV1 低,在强干扰场合,MOV2 可能无法承受浪涌冲击而提前损坏,导致整个系统瘫痪。同样的,电路(b),由于 TVS 响应速度比 MOV 快,往往是 MOV 未起作用,而 TVS 过早损坏。所以正确的接法一般是如图(c)、(d)所示,在两个 MOV 或是 MOV 和 TVS 之间接一个电感。
 
图 2  两级浪涌防护
   
如图 3 所示,可以在 MOV 和 TVS 之间加一个电阻,可以防止 TVS 先导通到损坏,而 MOV 还没来得及动作;在选取 R 的时候要考虑 R 的功耗,以免 R 先损坏;同时可以并联电容,吸收能量,提高抗浪涌能力;MOV 和 TVS 的选型很关键,选择适当的最大允许电压和最大通流量很重要,这个就要参照电源模块的输入电压以及浪涌试验等级,如果电压选择小了后端供电不正常,选择大了起不到保护作用,通流量选小了器件容易损坏。
 
图 3  浪涌防护
 
选择了一个可靠的防浪涌电路,再配上致远三代新品,小体积、高效率、自带短路保护的贴片产品,为你的系统保驾护航。
 
图 4  小体积高效率贴片产品