電子線路中的EMC標(biāo)準(zhǔn)與EMC設(shè)計(jì)

　　TVS管是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12秒量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信設(shè)備、交/直流電源、汽車、電子鎮(zhèn)流器、家用電器、儀器儀表、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、 CDMA、GSM、數(shù)字照相機(jī)的保護(hù)、共模/差模保護(hù)、RF耦合/IC驅(qū)動(dòng)接收保護(hù)、電機(jī)電磁波干擾抑制、聲頻/視頻輸入、傳感器/變速器、工控回路、繼電器、接觸器噪聲的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。

　?。?） TVS管的選取

　　計(jì)算選取時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　?、?TVS額定反向關(guān)斷電壓VWM應(yīng)大于或等于被保護(hù)電路的最大工作電壓。
　?、?最小擊穿電壓VBR=VWM/KBR (其中，KBR=0.8～0.9)。
　　③ TVS的最大箝位電壓VC應(yīng)小于被保護(hù)電路的損壞電壓，即VC=KC×VBR (其中，KC=1.3)。
　　④ 在規(guī)定的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，TVS的最大峰值脈沖功耗PM必須大于被保護(hù)電路內(nèi)可能出現(xiàn)的峰值脈沖功率。在確定了最大箝位電壓后，其峰值脈沖電流應(yīng)大于瞬態(tài)浪涌電流。

　　3.3.3 TVS管與壓敏電阻器的比較

　　目前，國內(nèi)不少需進(jìn)行浪涌保護(hù)的設(shè)備上使用的是壓敏電阻器。TVS管一般用于電快速瞬變脈沖群的防護(hù)，其特性比壓敏電阻器優(yōu)越得多，具體特性參數(shù)的比較表5所列。

　　表5 TVS管與壓敏電阻器的比較

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　　3.4 應(yīng)用實(shí)例

　　3.4.1 交流電路

　　圖4為微機(jī)電源采用TVS管作線路保護(hù)的原理圖。

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圖4 微機(jī)電源部分原理圖

　　下面就圖4中的線路保護(hù)加以說明。

　?、?在進(jìn)線的交流220 V處加雙向TVS管D1，以抑制220 V交流電網(wǎng)中的尖峰干擾。雙向TVS管D1的

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　　選取D1時(shí)根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。
　?、?在變壓器進(jìn)線處加上抗干擾的電源線濾波器，以消除小尖峰干擾。
　　③ 在變壓器輸出端交流20 V處加上雙向TVS管D2，再一次抑制干擾。雙向TVS管D2的

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　　選取D2時(shí)根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。
　　④ 整流濾波輸出直流10 V時(shí)，加上單向TVS管D3抑制干擾。單向TVS管D3的

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　　選取D3時(shí)根據(jù)上述參數(shù)，通過查表即可得到。

　　通過如上4次抑制，得到了所謂的“凈化電源”。為了防雷擊等浪涌電壓，還可在交流220 V進(jìn)線端加上壓敏電阻器，以便更有效地防止干擾進(jìn)入計(jì)算機(jī)的CPU及存儲(chǔ)器中，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

　　3.4.2 DCDC電路

　　圖5是一個(gè)直流電源的前級(jí)抑制干擾原理圖。

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圖5 直流電源部分原理圖

　　圖5中，KZ、KF外接24 V直流電源；YR1為壓敏電阻器，VmA＝1.5×24 = 36 V，用于抗浪涌沖擊；L1、L2、C1和C2構(gòu)成平衡型LC濾波器，抑制差模干擾；L3為共模電感，用于抑制共模干擾；TVS1用于抑制電快速瞬變脈沖群干擾。注意，如果GND不能通過機(jī)殼接地，則必須要加TVS2接KF，目的是把瞬變脈沖干擾信號(hào)“導(dǎo)”向大地。

　　結(jié)語

　　國內(nèi)外對(duì)電磁環(huán)境和干擾的研究工作，多年來一直沿著兩個(gè)方面并行推進(jìn)：一方面是研究器件的噪聲物理特性，探索克服元器件噪聲的新方法，其成果用于設(shè)計(jì)和開發(fā)具有更強(qiáng)功能的新型電子器件；另一方面是研究影響電子電路和電子設(shè)備電磁兼容的各種因素，總結(jié)增強(qiáng)電子設(shè)備電磁兼容性的各種方法，其成果用于設(shè)計(jì)和開發(fā)更為理想的電路結(jié)構(gòu)，組裝出符合預(yù)期應(yīng)用環(huán)境的電子裝置、設(shè)備和系統(tǒng)。對(duì)電子線路設(shè)計(jì)者來說，主要考慮后者。電子線路中的EMC設(shè)計(jì)，實(shí)際上主要是“堵”和“導(dǎo)”的方法；“堵”的方法是抑制干擾，不讓干擾進(jìn)入系統(tǒng)；“導(dǎo)”的方法是把內(nèi)部的干擾信號(hào)泄露出來。因此，在實(shí)際應(yīng)用中往往多種方法并用，以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

　　編者注： 本文為期刊縮略版，全文見本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 陳淑鳳. 電磁兼容試驗(yàn)技術(shù)[M]，北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001.
　　[2] 全國無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，等. 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指南[M]，北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.
　　[3] 米切爾.麥迪圭安. 電磁干擾排查及故障解決的電磁兼容技術(shù)[M]. 劉萍,譯. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.
　　[4] 鄭軍奇. EMC(電磁兼容)設(shè)計(jì)與測試案例分析[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2006.
　　[5] EN501214. 2000 Railway applicationsElectromagnetic compatibilityPart 4：Emission and immunity of the signalingand telecommunications apparatus, 2000.
　　[6] 錢振宇. 開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)與測試[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.

　　陳建明（博士、副教授），主要研究方向?yàn)樾盘?hào)處理與識(shí)別、嵌入式系統(tǒng)等。