基于開關電源的系統電磁兼容設計探討

　　通過下表可以明顯看出14D的規格持續通流量可以達到4.5KA，那么承諾的指標只有1KA(差摸)/333KA(共模)，通過這個對比可以看出，設計的降額已經非常大，但是

　　產品長期在市場方面使用過程中，還會出現壓敏電阻損壞，最終導致電源燒毀的現象，究其原因主要有兩方面因素：一方面是由于壓敏電阻自身的老化原因產生的，目前市場上面非常常用的ZnO壓敏電阻，中間是ZnO顆粒構成的絕緣層，兩面通過鍍銀形成電極，當兩面電極的電壓超他的閥值電壓時候，漏電流會急劇增大，最終形成瞬態電流泄放，起到防護的作用。

　　壓敏電阻對于瞬態浪涌脈沖進行電流泄放，多次泄放以后壓敏電阻的介質ZnO會發生特性變化，這樣壓敏電阻的殘壓特性、泄放能力都會大大降低;更加嚴重的是壓敏電阻這種兩面鍍銀結構，表面鍍銀并無法實現100%均勻，那就說明每次瞬態浪涌沖擊，必然會存在整個壓敏電阻的表面有某個點最先導通，最先擊穿導通的點在承受多次沖擊之后，后首先燒毀，最終導致壓敏電阻損壞(見下圖)。

　　這種壓敏電阻通過擊穿點進行電流泄放，在泄流點會形成大量的熱量，這種熱量最終會導致壓敏電阻燒穿(見下圖)。

　　另外一方面損壞因素是由于終端客戶對于電源使用不當引起的失效，使用不當前面已經描述過會引起電磁干擾的超標，同樣電磁抗擾度也會受到嚴重的影響，客戶應用現場千差萬別，那么其中對MORNSUN隔離AC-DC小功率電源模塊的非隔離引用(見下圖),就會導致電源的損壞，即使電源在這種瞬態浪涌沖擊中僥幸正常，那么后端的負載部分也會產生各種各樣的異常現象，這是整機設計工程師非常頭痛的問題。

　　隔離電源的非隔離應用會產生什么樣的問題：一是當進行共模浪涌試驗時候，共模線-地之間的浪涌沖擊就會變成隔離電源模塊原副邊之間的耐壓，對于各種工業、電力、軌道交通等對于產品可靠性要求非常苛刻的應用環境，線-地之間會按照4KV的浪涌等級進行試驗，大多數行業對于電源的隔離度都是按照3KV的要求或者更低進行設計，這樣電源模塊就難逃損壞，只有醫療等特殊行業的隔離度才會設計在4KV，但是此時的隔離電源需要犧牲體積、成本等。

　　第二個問題是當輸入端存在瞬態脈沖等各種雜波干擾信號時候，隔離電源能夠起到很好的保護后端負載作用，但是非隔離應用之后，輸入端的所有干擾信號都會原封不動的傳輸到負載端，會到導致整個系統產生異常甚至癱瘓。

　　上面這則應用經常會受到各種質疑，一般會以某國際知名品牌的整機設計為例，告訴我們市場上面很多這種應用，當然這種確實是存在。那么這種應用在什么情況下不會產生異常呢?對于電力系統非常發達的地域，他的電網已經可靠，同時電網的負載的電磁干擾已經非常理想的情況下，是沒有問題的;另外這種應用可能會在負載端已經投入了大量的設計成本來避免輸入端的瞬態干擾的時候，非隔離應用也不會有異常;

　　那么，如果隔離電源在應用過程中一定要進行輸出Vout-連接到PE端，可以按照上圖的連接思路，通過電容將這兩個端子進行連接，這樣設計保證了客戶特殊使用要求的同事，對于上述問題也能夠有效的規避。

　　總之，從可靠性的角度來說明，這種設計是非常不提倡的。

　　3結語：

　　整機電磁兼容的設計其實是一個系統性的工程，需要我們在設計初期就對指標定位、應用環境評審充分，在設計過程對于電路圖設計、原材料選型、PCB繪制、結構設計、工藝安裝等各方面評審充分;任何一個點設計不到位都可能導致設計失敗，甚至會付出沉重的成本代價。目前行業內對于這方面的設計失敗局限于電源方面，還有待繼續梳理和提高。