在電子設(shè)備的運(yùn)行中，AC220V 交流電是常見的電源輸入形式。而開關(guān)電源的 EMC（電磁兼容）設(shè)計(jì)對于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文將詳細(xì)介紹一種 AC220V 開關(guān)電源的 EMC 設(shè)計(jì)方案，同時(shí)包含 2KV 防雷濾波設(shè)計(jì)。

交流電源接口通過電源線與電網(wǎng)相連，為電氣設(shè)備提供電能。然而，在產(chǎn)品工作過程中，會產(chǎn)生各種干擾，如電源變換電路、高頻變壓器、數(shù)字電路等產(chǎn)生的干擾。這些干擾不僅會通過電源接口形成對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，還會對空間產(chǎn)生輻射干擾。此外，當(dāng)電網(wǎng)上有大功率感性負(fù)載通斷或電網(wǎng)遭受雷擊時(shí)，電源接口會產(chǎn)生瞬態(tài)的脈沖干擾和浪涌干擾。如果電源接口不進(jìn)行防護(hù)濾波設(shè)計(jì)，這些干擾很容易影響產(chǎn)品的正常工作，嚴(yán)重時(shí)雷電干擾甚至?xí)p壞設(shè)備。因此，交流電源接口的電磁兼容設(shè)計(jì)是確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

    本方案從 EMC 原理出發(fā)，進(jìn)行了相關(guān)的抑制干擾和抗敏感度設(shè)計(jì)，同時(shí)兼容接口防雷設(shè)計(jì)。其防雷電路設(shè)計(jì)可通過 IEC61000 - 4 - 5 標(biāo)準(zhǔn)，共模 2000V，差摸 1000V 的接口防雷測試。

電路 EMC 設(shè)計(jì)說明

1. 電路濾波設(shè)計(jì)要點(diǎn)
   • 級濾波電路由 L1、C1、C3、C4 組成。其中，C1 作為差模濾波電容，主要用于濾除差模干擾；C3、C4 為共模濾波電容，為共模干擾提供低阻抗回路；L1 是共模濾波電感，對共模干擾進(jìn)行抑制。
   • 第二級濾波電路由 L2、C2、C5、C6 組成。C2 同樣是差模濾波電容，負(fù)責(zé)濾除差模干擾；C5、C6 為共模濾波電容，為共模干擾提供低阻抗回路；L2 為共模濾波電感，抑制共模干擾。如果產(chǎn)品功率大、干擾強(qiáng)，單級濾波插入損耗有限，在設(shè)計(jì)前期就需要考慮多級濾波。
   • C19 是整流橋的高頻濾波電容，通常采用小電容，主要為整流橋的高頻諧波電流提供回流路徑。C20 是變壓器的高頻濾波電容，一般也采用小電容，為變壓器的高頻諧波電流提供回流路徑。
   • C15 和 R13 組成續(xù)流管上的削尖峰電路，C15 電容典型取值為 1000pF，R13 電阻典型取值為 10Ω。C12 和 R12 組成 PWM 控制線上的濾波電路，C12 電容典型取值為 47pF，R12 電阻典型取值為 10Ω，其值可根據(jù)后續(xù)測試情況進(jìn)行調(diào)整。
   • L4 和 C8 組成輸出端濾波電路，主要對輸出端口進(jìn)行共模和差模濾波。各種功能地通過電容連接，電容典型取值為 1000pF，同樣可根據(jù)后續(xù)測試情況進(jìn)行調(diào)整。
2. 電路防護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
   • RV1、RV2、RV3、GDT1 組成級防護(hù)電路，其中 RV1 進(jìn)行差模防護(hù)，RV2、RV3、GDT1 進(jìn)行共模防護(hù)。需要注意的是，RV2、RV3、GDT1 防護(hù)器件可能會導(dǎo)致絕緣耐壓試驗(yàn)不能通過，當(dāng)接口需要考慮絕緣耐壓試驗(yàn)時(shí)，建議去掉這三個元器件。
3. 特殊要求
   • 電路中所有的電容都應(yīng)符合安規(guī)要求。差模電容應(yīng)選取額定電壓 250V 以上的 X 電容，共模電容應(yīng)選取額定電壓 250V 的 Y 電容。
   • 由于壓敏電阻失效模式為短路，可能會造成大電流，所以需要增加保險(xiǎn)絲 F1，并且保險(xiǎn)絲 F1 的位置要靠近接口放置。
4. 器件選型要點(diǎn)
   • 交流電源接口電路中的 Y 電容（C3、C4 和 C5、C6）容值選取范圍為 100pF ~ 4700pF，典型值選取 2200pF。
   • 交流電源接口電路中的 X 電容（C1 和 C2）容值選舉范圍為 0.1μF ~ 2.0μF，級中的 X 電容 C1 典型值選取 0.33μF，第二級濾波中的 X 電容 C2 典型值選取 1.0μF。
   • L1、L2、L4 為共模電感，共模電感感值范圍為 100μH ~ 30mH，典型值選取 15mH。
   • 輸出端的濾波電容 C8 取值范圍為 100PF ~ 0.1uF，典型取值為 10nF。
   • RV1、RV2、RV3 壓敏電阻選擇壓敏電壓范圍 466V ~ 616V，典型值選取 550V，壓敏電阻 RV1 的通流量（10 次沖擊）選擇大于等于 167A，壓敏電阻 RV2、RV3 的通流量（10 次沖擊）選擇大于等于 167A。
   • GDT1 氣體放電管選擇直流擊穿電壓為 466V ~ 616V，典型值選取 550V，通流量選擇大于等于 167A。

通過以上詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案和器件選型要點(diǎn)，可以有效提高 AC220V 開關(guān)電源的電磁兼容性，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。