EMC外围电路常用的元器件特性及选型注意事项

big_gun

压敏电阻和气体放电管工作原理一样吗，它们各有什么优缺点？共模电感、差模电感会影响EMS吗？为什么要用X电容、Y电容，二者是否可以相互替换？NTC放在哪里合适？本文简单总结EMC外围电路常用器件的特性及选型注意事项。
  k6 R, `# X  K1 T# C1 i: g
2 S+ J* [2 I0 b4 Q/ b7 F 一、压敏电阻
' I+ x4 e. y7 x$ H* h
压敏电阻的选型重要的几个参数为：大允许电压、大钳位电压、能承受的浪涌电流。

% t- D, v5 d1 c: l7 D/ p 首先应保证压敏电阻大允许电压大于电源输出电压的大值；其次应保证大钳位电压不会超过后级电路所允许的大浪涌电压；后应保证流过压敏电阻的浪涌电流不会超过其能承受的浪涌电流。
& l; D2 v7 j& k& `  }
& G1 @4 x! y6 {0 ^% F( S1 H 其他参数如额定功率、能承受的大能量脉冲等，通过简单验算或实验即可确定。应注意，压敏电阻存在性能衰减的问题。

二、气体放电管

气体放电管属于开关型器件，相对于压敏电阻，它有一些差异特性，如导通延时长、导通后需要续流、极间电容小、绝缘电阻高、泄露电流小等，因此常和压敏电阻串并联使用。例如串联时，可以解决压敏电阻泄露电流大、长期使用性能衰减或失效的问题；并联时，加快保护电路响应时间，气体放电管击穿后分掉大部分电流。
: W. C5 O: K9 t, ?& U1 Y
) `; U# S# s  C" h" ? 三、TVS

同样作为保护器件，TVS与压敏电阻和气体放电管相比，响应速度更快，耐浪涌冲击能力较差，属于钳位器件，钳位电压更稳。常作为静电防护器件，也可以压敏电阻、气体放电管配合使用，作为分级防护释放浪涌能量。
7 v8 W, k: U" p( I* C
四、X电容
3 R. M+ q  r! d  g- W( Z3 w! }4 {
X电容作为安规电容，跨接在L、N线之间，用于滤除电源差模干扰。其体积较大，但允许纹波电流较高，且耐压高。根据不同的应用可以选择X1、X2或X3电容。比如常用的X2电容，可以用于电网瞬态电压≤2.5KV的地方。

6 ~7 [/ f0 ~! S0 J. { 五、Y电容
3 u6 F( Y: c  S
* i6 t9 B7 X5 x& O" F Y电容通常会通常跨接在一次电路和二次电路之间或一次电路和保护地之间，以滤除共模噪声。其容量通常较小以满足漏电流要求。
& O* q: T( J$ g
Y电容可以分为Y1、Y2、Y3、Y4等级，对于不同的等级能承受不同的脉冲电压，且要求在电气和机械性能等方面有足够余量，避免出现击穿短路现象，危急人身安全。
六、差模电感
8 ?' o9 C+ j8 w' \- E: D# ^
: U& ~0 O3 Z* Z* q& V# s 通常用于滤除低频干扰。在差模浪涌测试时，会存储一部分能量并随即释放。在输出端静电试验时，也会有同样作用，如果将差模电感放在整流桥后，要小心其能量释放时产生的高压将整流桥损坏。

七、共模电感
( }  r6 S8 B( ?3 s! `1 T' z
( v2 V5 {, Y) J* o' g 共模电感通常用于滤除高频干扰。在共模浪涌测试时，可以在绕组上并联钳位器件或增加放电齿，避免拉弧影响电路正常工作。另外，两绕组间的不完全耦合会形成差模电感。
7 x5 y7 X0 {1 f1 R( W) ^
八、热敏电阻NTC
: Q  D( q  ^# ^
为防止冷机启动，冲击电流过大的问题，通常在前级电路中加入NTC。若NTC放在钳位器件和保险丝之间，差模浪涌测试可能将其烧毁。若放置在钳位器件后面，保险丝有可能烧断，因此，不能选用熔断时间太快、电流太小的保险丝。
  d# T  t, [$ p" l; K4 f* g6 G( C- z3 i
+ C+ @& \1 X2 m  Y5 Y6 e! p+ G, v 九、实例
# H' t6 Z$ y  Z' t0 y5 G: ?
% @/ Y, a8 Y6 R& z; C  V 以AC-DC开关电源浪涌试验为例，当共模电压6KV加在ACL-PE或ACN-PE上时，其路径等效为一个内阻约12Ω的电压源与共模电感、Y电容串联。因Y电容选用了Y1等级，其耐压较高，浪涌能量不足以使其损坏，因此仅需保证PE布线与其他布线保持一定间距即可。

9 E+ t0 B/ {: t; L 但是测试时，共模电感两端的高压可能引起飞弧，若其他器件靠近可能会被影响。因此在其上并联了压敏电阻限制其电压，从而起到灭弧的作用。若考虑成本，也可以考虑使用放电齿
# c* P+ |; |" p" j+ Q% k+ W
! X& m: A* [6 H6 O 另外，还可以考虑用气体放电管配合压敏电阻等方式来设计抗浪涌电路。
, }- j  m* e) n8 w
; E0 S: e" C; x 十、总结

以上，简单介绍了开关电源EMC外围电路常用元器件。根据产品的需求，EMC外围电路还可能进行相应的修改，确认选型后应进行相应的试验。当然，基本的选型依据还是得遵循的，否则可能出现仅试验样品满足试验要求，一旦产品批量生产就出现各种问题。
' o1 j/ l9 k( `3 A$ N8 N+ T, m

VIC56

良好的印制电路板（PCB）设计在电磁兼容性中也是一个非常重要的因素

Maskman

PCB EMC设计的关键，是尽可能减小回流面积，让回流路径按照设计的方向流动。

Crash

跨接电容器或是去耦合电容器可能可以解决一些问题，但是必需要考虑到电容器、过孔、焊盘以及布线的总体阻抗