增强电源模块系统稳定性的方案

EMC测试又叫做电磁兼容，描述的是产品两个方面的性能，即电磁发射/干扰EME和电磁抗扰EMS。EME中包含传导和辐射;而EMS中又包含静电、脉冲群、浪涌等。为提升用户系统稳定性，接下来我们将为大家讲述如何灵活应用以上方法优化电源EMC，本文将从电源的设计与应用等角度介绍4种常用解决方案：

　　接下来讲述增强电源模块系统稳定性的几个方案。

　　一、浪涌防护电路

　　电源模块在实际应用中，工程师们经常使用浪涌防护电路来确保EMC性能，保证系统的稳定性。浪涌电压的来源有多种，比如：雷击、短路故障、设备频繁开机等;话不多说，直接来看浪涌防护电路该如何设计：

　　如图1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，将防护器件分隔成两级。

图1 两级浪涌防护另外，也可以在MOV和TVS之间加一个电阻，可以防止TVS先导通到损坏;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，如下图。

　　注意：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。

　　二、电源模块的PCB设计

　　因为模块电源产品有模块电源的PCB设计规范要求，它要考虑散热设计、EMC设计、干扰设计和生产工艺设计等等，涉及的内容非常多，所以PCB设计在模块电源产品开发过程中是作为最重要的环节之一来对待的，如下图所示：

　　三、电源模块的内部电路设计

　　电源模块都不是线性电源类型，都是开关电源，在开关管开通、关断时，电压和电流都会被斩波，造成较大瞬态变化（di/dt、dv/dt），所以开关电源是较大的EMC干扰源。隔离电源模块常用的电路拓扑：隔离正激和隔离反激。通过产品内部电路设计+PCB设计，使得产品的EMC性能达到最优状态。

四、电源模块传导骚扰设计

　　设计电源模块传导骚扰电路，首先需要分析电源模块的传导骚扰情况，并找到对应解决方案。下面列举一些情况通过示波器进行分析：

　　1、 低频：150KHz-1MHz频率，尤其是开关频率点——差模骚扰

　　解决方案：差模滤波

　　2、 中频：1MHz-10MHz频率——差模和共模骚扰

　　解决方案：适当稍加点共模滤波

　　3、 高频： 10MHz-30MHz频率——共模骚扰

　　解决方案：共模滤波

　　所以，为了解决电源模块传导骚扰问题，应在模块传输路径上添加差模滤波和共模滤波电路;如下图所示：

　　经验分享：若经示波器测试某电源模块频率范围为30MHz-1000MHz;从传导骚扰波形预测辐射骚扰好坏，高频段呈直线型上升无下跌趋势的，产品的辐射骚扰一般都会很差。

　　EMC试验通常实践性很强，但如果我们掌握一些基本原理，在设计EMC前级电路时，将更有方向进行试验，从而缩短项目开发的时间。