电子线路中的EMC标准与EMC设计

3.2.3 在电源的输入端加入多级线路滤波器

一般情况下，在图1所示的电路中再加一级差模滤波器，用于衰减差模干扰。通常，差模滤波器的设计如图3所示。

图3  差模滤波器

3.2.4 采用吸波器件

压敏电阻器、瞬态电压抑制管（Transient Voltage Suppressor，TVS管）等吸波器件有共同的特点，即在阈值电压以下呈现高阻抗，而一旦超过阈值电压，阻抗便急剧下降，因此对尖峰电压有一定的抑制作用，但也有各自的局限性。例如压敏电阻的电流吸收能力不够大，TVS管的阈值电压一般仅为300～400 V。压敏电阻器、TVS管在电路中应并联使用。

3.3 参数选择

对于不同的电路，电源线路滤波器参数的选择应根据电流、电压、频率范围等因素综合考虑，有时应通过实验来确定。本节只对压敏电阻、TVS管的参数选择进行说明。

3.3.1 压敏电阻器

（1） 压敏电阻器的作用

压敏电阻器是一种金属化物变阻器，其电压与电流不遵守欧姆定律，而成特殊的非线性关系。当两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏电阻器的电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过；略高于标称额定电压值时，压敏电阻器将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也急剧增大；低于标称额定电压值时，压敏电阻器又恢复为高阻状态；超过最大限制电压值时，压敏电阻器将完全击穿损坏，无法再自行恢复。

压敏电阻器广泛应用于家用电器以及其他电子产品中，起到过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。

（2） 压敏电阻器的选取计算

一般来说，压敏电阻器与被保护器件或装置并联使用。在正常情况下，压敏电阻器两端的直流或交流电压应低于标称电压，即使在电源波动情况最坏时，也不应高于额定值中选择的最大连续工作电压，该最大连续工作电压值所对应的标称电压值即为选用值。对于过压保护方面的应用，压敏电压值VmA应大于实际电路的电压值，一般使用下式进行选择：

式中：a为电路电压波动系数，一般取1.2；v为电路直流工作电压（交流时为有效值）；b为压敏电压误差，一般取0.85；c为元件的老化系数，一般取0.9；

这样计算得到的VmA的实际数值是直流工作电压的1.5倍，在交流状态下还要考虑峰值，因此计算结果应扩大1.414倍。另外，选用时还必须注意：

① 必须保证在电压波动最大时，连续工作电压也不会超过最大允许值，否则将缩短压敏电阻器的使用寿命。

② 在电源线与大地间使用压敏电阻器时，有时由于接地不良而使线与地之间电压上升，所以通常采用比线与线间使用场合标称电压更高的压敏电阻器。

③ 压敏电阻所吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流量。

3.3.2 TVS管

（1） TVS管的作用

TVS管是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点，目前已广泛应用于计算机系统、通信设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、 CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪声的抑制等各个领域。

（2） TVS管的选取

计算选取时应注意以下几点：

① TVS额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。

② 最小击穿电压VBR=VWM/KBR (其中，KBR=0.8～0.9)。

③ TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压，即VC=KC×VBR (其中，KC=1.3)。

④ 在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

3.3.3 TVS管与压敏电阻器的比较

目前，国内不少需进行浪涌保护的设备上使用的是压敏电阻器。TVS管一般用于电快速瞬变脉冲群的防护，其特性比压敏电阻器优越得多，具体特性参数的比较表5所列。

表5  TVS管与压敏电阻器的比较

3.4 应用实例

3.4.1 交流电路

图4为微机电源采用TVS管作线路保护的原理图。

图4  微机电源部分原理图

下面就图4中的线路保护加以说明。

① 在进线的交流220 V处加双向TVS管D1，以抑制220 V交流电网中的尖峰干扰。双向TVS管D1的