电磁抗扰度 - 基于开关电源的系统电磁兼容设计探讨

　　通过下表可以明显看出14D的规格持续通流量可以达到4.5KA，那么承诺的指标只有1KA（差摸）/333KA（共模），通过这个对比可以看出，设计的降额已经非常大，但是产品长期在市场方面使用过程中，还会出现压敏电阻损坏，最终导致电源烧毁的现象，究其原因主要有两方面因素：一方面是由于压敏电阻自身的老化原因产生的，目前市场上面非常常用的ZnO压敏电阻，中间是ZnO颗粒构成的绝缘层，两面通过镀银形成电极，当两面电极的电压超他的阀值电压时候，漏电流会急剧增大，最终形成瞬态电流泄放，起到防护的作用。

　　压敏电阻对于瞬态浪涌脉冲进行电流泄放，多次泄放以后压敏电阻的介质ZnO会发生特性变化，这样压敏电阻的残压特性、泄放能力都会大大降低；更加严重的是压敏电阻这种两面镀银结构，表面镀银并无法实现100%均匀，那就说明每次瞬态浪涌冲击，必然会存在整个压敏电阻的表面有某个点最先导通，最先击穿导通的点在承受多次冲击之后，后首先烧毁，最终导致压敏电阻损坏（见下图）。

　　这种压敏电阻通过击穿点进行电流泄放，在泄流点会形成大量的热量，这种热量最终会导致压敏电阻烧穿（见下图）。

　　另外一方面损坏因素是由于终端客户对于电源使用不当引起的失效，使用不当前面已经描述过会引起电磁干扰的超标，同样电磁抗扰度也会受到严重的影响，客户应用现场千差万别，那么其中对MORNSUN隔离AC-DC小功率电源模块的非隔离引用（见下图），就会导致电源的损坏，即使电源在这种瞬态浪涌冲击中侥幸正常，那么后端的负载部分也会产生各种各样的异常现象，这是整机设计工程师非常头痛的问题。

　　隔离电源的非隔离应用会产生什么样的问题：一是当进行共模浪涌试验时候，共模线-地之间的浪涌冲击就会变成隔离电源模块原副边之间的耐压，对于各种工业、电力、轨道交通等对于产品可靠性要求非常苛刻的应用环境，线-地之间会按照4KV的浪涌等级进行试验，大多数行业对于电源的隔离度都是按照3KV的要求或者更低进行设计，这样电源模块就难逃损坏，只有医疗等特殊行业的隔离度才会设计在4KV，但是此时的隔离电源需要牺牲体积、成本等。

　　第二个问题是当输入端存在瞬态脉冲等各种杂波干扰信号时候，隔离电源能够起到很好的保护后端负载作用，但是非隔离应用之后，输入端的所有干扰信号都会原封不动的传输到负载端，会到导致整个系统产生异常甚至瘫痪。

　　上面这则应用经常会受到各种质疑，一般会以某国际知名品牌的整机设计为例，告诉我们市场上面很多这种应用，当然这种确实是存在。那么这种应用在什么情况下不会产生异常呢？对于电力系统非常发达的地域，他的电网已经可靠，同时电网的负载的电磁干扰已经非常理想的情况下，是没有问题的；另外这种应用可能会在负载端已经投入了大量的设计成本来避免输入端的瞬态干扰的时候，非隔离应用也不会有异常；

　　那么，如果隔离电源在应用过程中一定要进行输出Vout-连接到PE端，可以按照上图的连接思路，通过电容将这两个端子进行连接，这样设计保证了客户特殊使用要求的同事，对于上述问题也能够有效的规避。

　　总之，从可靠性的角度来说明，这种设计是非常不提倡的。

　　3结语：

　　整机电磁兼容的设计其实是一个系统性的工程，需要我们在设计初期就对指标定位、应用环境评审充分，在设计过程对于电路图设计、原材料选型、PCB绘制、结构设计、工艺安装等各方面评审充分；任何一个点设计不到位都可能导致设计失败，甚至会付出沉重的成本代价。目前行业内对于这方面的设计失败局限于电源方面，还有待继续梳理和提高。

——本文选自电子发烧友网3月份《电源技术特刊》"透视新设计"栏目，转载请注明出处，违者必究！