在電源模塊應用中，EMC設計往往是重中之重，因為關乎整個用戶產品的EMC性能。那么如何提升EMC性能呢？本文從電源模塊的設計與應用角度為您解讀。

EMC測試又叫做電磁兼容，描述的是產品兩個方面的性能，即電磁發(fā)射/干擾EME和電磁抗擾EMS。EME中包含傳導和輻射，而EMS中又包含靜電、脈沖群、浪涌等。

為提升用戶系統穩(wěn)定性，接下來我們將為大家講述如何靈活應用以上方法優(yōu)化電源EMC，本文將從電源的設計與應用等角度介紹4種常用解決方案：

01

浪涌防護電路

在電源模塊實際應用環(huán)節(jié)，工程師通常會搭配浪涌防護電路，以此保障產品EMC性能達標，維持整機系統穩(wěn)定運行。浪涌電壓的產生來源較為多樣，常見誘因主要有雷擊干擾、電網短路故障以及用電設備頻繁開關機等，接下來我們直接切入核心，詳解浪涌防護電路的具體設計思路。

如圖1所示，為強化電源模塊輸入級的浪涌防護能力，工程設計中通常會在外圍電路增設壓敏電阻（MOV）與TVS管兩類防護器件。部分設計會采用圖中（a）、（b）兩種電路布局，初衷是實現兩級浪涌防護，分層抵御沖擊干擾，但實際應用中這類接法往往難以達到預期效果，甚至適得其反。

針對電路（a），若其中MOV2的壓敏電壓參數、通流承載能力均低于MOV1，在雷擊、強電網擾動等強干擾場景下，MOV2會率先承受超出自身耐受范圍的浪涌沖擊，進而提前擊穿損壞，直接導致整條防護回路失效，最終引發(fā)整個用電系統癱瘓。

同理來看電路（b），由于TVS管的響應速度遠快于壓敏電阻MOV，浪涌信號來襲時，MOV尚未啟動泄流防護，TVS管就會因獨自承受全部浪涌能量而過早損壞，完全喪失兩級防護的意義。

因此工程中常用的正確接法為圖（c）、（d）所示，在兩組壓敏電阻之間，或是MOV與TVS管之間串聯一顆電感，利用電感將兩類防護器件有效分隔為獨立兩級，實現分層泄流、逐級防護，最大化發(fā)揮浪涌防護器件的性能。

兩級浪涌防護

除此之外，還可在MOV與TVS管之間串聯限流電阻，通過限流作用避免TVS管因先導通、承受過量浪涌電流而損壞；選型該限流電阻時，必須重點核算其額定功耗，確保實際工況下功耗匹配，防止電阻提前燒毀失效。同時，可在防護回路中并聯電容，借助電容吸收浪涌殘余能量，進一步提升電路整體抗浪涌沖擊能力，具體接法可參考下圖。

另外，MOV與TVS管的器件選型是浪涌防護設計的核心環(huán)節(jié)，合理選取最大允許工作電壓、最大通流量兩項關鍵參數至關重要。參數選型需嚴格參照電源模塊的實際輸入電壓規(guī)格，以及對應的浪涌抗擾度試驗等級：若最大允許電壓選型偏小，會導致后端供電回路工作異常，無法正常供電；若選型偏大，則器件無法及時啟動泄流，起不到浪涌保護作用；而最大通流量參數若選取過小，器件耐受浪涌沖擊的能力不足，極易在浪涌干擾下直接損壞，導致防護失效。

02

電源模塊的PCB設計

除外圍浪涌防護電路設計外，模塊電源產品本身有著專屬的PCB設計規(guī)范，設計階段需要綜合考量散熱布局、EMC電磁兼容優(yōu)化、干擾抑制管控以及生產工藝適配等多項核心要點，涉及的設計維度廣、細節(jié)要求多。

正因如此，PCB設計在模塊電源產品的整體開發(fā)流程中，屬于核心關鍵環(huán)節(jié)之一，其設計合理性直接影響產品最終性能與量產穩(wěn)定性，具體設計要點與布局參考如下圖所示：

03

電源模塊的內部電路設計

電源模塊都不是線性電源類型，都是開關電源，在開關管開通、關斷時，電壓和電流都會被斬波，造成較大瞬態(tài)變化（di/dt、dv/dt），所以開關電源是較大的EMC干擾源。隔離電源模塊常用的電路拓撲：隔離正激和隔離反激。通過產品內部電路設計+PCB設計，使得產品的EMC性能達到最優(yōu)狀態(tài)。

04

電源模塊傳導騷擾設計

設計電源模塊傳導騷擾電路，首先需要分析電源模塊的傳導騷擾情況，并找到對應解決方案。下面列舉一些情況通過示波器進行分析：

1、低頻：150KHz-1MHz頻率，尤其是開關頻率點——差模騷擾

解決方案：差模濾波

2、中頻：1MHz-10MHz頻率——差模和共模騷擾

解決方案：適當稍加點共模濾波

3、高頻：10MHz-30MHz頻率——共模騷擾

解決方案：共模濾波

所以，為了解決電源模塊傳導騷擾問題，應在模塊傳輸路徑上添加差模濾波和共模濾波電路，如下圖所示：

經驗分享：若經示波器測試某電源模塊頻率范圍為30MHz-1000MHz，從傳導騷擾波形預測輻射騷擾好壞，高頻段呈直線性上升無下跌趨勢的，產品的輻射騷擾一般都會很差。