如何设计电源防浪涌电路？

ID:807588 · 发表于 2020-11-4 17:04

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。

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。

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。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。在两个MOV或是MOV和TVS之间接一个电感。

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。

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