電源模塊外圍布局疏忽導(dǎo)致EMS測試失敗
保護(hù)電路主要還是取決于產(chǎn)品需要通過的測試等級(jí)，對(duì)于環(huán)境較好的一般應(yīng)用，我們模塊本身的保護(hù)基本就可以滿足要求。
但對(duì)于一些環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用場合，諸如：電力行業(yè)、工業(yè)控制、軌道交通等行業(yè)，一般要求EMS等級(jí)都在4級(jí)水平。此時(shí)一般需要外加一級(jí)保護(hù)電路配合電源模塊使用。推薦電路如下：
上圖典型應(yīng)用應(yīng)該很多工程師都很熟悉，在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)都不會(huì)有什么大問題。往往問題會(huì)出在PCB布局上，下面就來分享一個(gè)由于安全距離不夠，導(dǎo)致浪涌共模測試失效的案例。
- 按上圖典型應(yīng)用設(shè)計(jì)外圍電路，大致元器件參數(shù)如下：
- MOV1 使用型號(hào)：471KD14；
- Lcm使用25mH，UU9.8 類型共模電感；
- X2 電容，Cx：0.1uF/275VAC；
- Y1 電容，Cy1，Cy2：2200pF/400VAC；
根據(jù)理論分析，此電路可以順利通過L/N對(duì)FG的2KV共模浪涌測試，但是在實(shí)際測試中發(fā)現(xiàn)經(jīng)過5~10次測試后，電源模塊出現(xiàn)損壞。
經(jīng)過分析得知電源原因?yàn)閮?nèi)部的壓敏電阻損壞導(dǎo)致。進(jìn)行共模浪涌測試時(shí)，出現(xiàn)L、N之間的壓敏電阻損壞，此現(xiàn)象非常奇怪。后續(xù)經(jīng)過多次測試，現(xiàn)象依然存在。所以可以排除器件差異及偶然因素導(dǎo)致。
下面我們就來分析一下，損壞壓敏的能量傳輸路徑。從原理設(shè)計(jì)上看是沒有問題，另外一種情況就是耦合傳導(dǎo)路徑。經(jīng)過觀察分析，發(fā)現(xiàn)是由于電氣間隙不夠?qū)е?，測試?yán)擞繒r(shí)元器件放電導(dǎo)致模塊損壞。具體見下圖：
從上圖PCB可以看出，焊接金屬保險(xiǎn)絲底座后，導(dǎo)致兩者之間的距離變小。從而在浪涌測試時(shí)，導(dǎo)致放電現(xiàn)象發(fā)生，最終損壞模塊內(nèi)部壓敏電阻。如在N對(duì)FG打浪涌時(shí)，能量釋放路徑見下圖：
根據(jù)分析結(jié)果，將兩則之間的距離拉大后，順利通過2KV、4KV等級(jí)的共模浪涌測試。本案例中的問題極難被發(fā)現(xiàn)，只有在平時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)多注意交流側(cè)布板安全距離問題，同時(shí)選用安全可靠的電源模塊，才能節(jié)約調(diào)試與測試時(shí)間，最終得到滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。
