通過開關(guān)電源模塊抗浪涌干擾整改案例,，分析得出電源板在浪涌沖擊試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)故障的主要原因是存在過電壓保護(hù)電路和PFC電路設(shè)計(jì)缺陷，并提出了增加控制電路抗干擾性的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,。整改后,，再次進(jìn)行浪涌注入試驗(yàn)，設(shè)備不再重啟,。

　　引言

　　開關(guān)操作,、電容器組的切換、晶閘管的通斷,、對地短路或電弧故障等都可以在電網(wǎng)上產(chǎn)生過電壓或過電流,。

　　浪涌沖擊試驗(yàn)即是模擬這種過電壓和過電流的干擾試驗(yàn)。連接到電網(wǎng)上的電子設(shè)備都有浪涌沖擊抗擾度的要求,，一般是根據(jù)GB/T 17626.5規(guī)定的測試方法進(jìn)行試驗(yàn),。

　　在標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)被測設(shè)備處于工作狀態(tài)，要求不能改變工作模式,、不能有數(shù)據(jù)丟失,。目前開關(guān)電源設(shè)計(jì)中頻率逐漸升高、數(shù)字控制部分越來越多,，對干擾越來越敏感,。在抗干擾試驗(yàn)中很多故障都是因?yàn)榭刂齐娐吩O(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的。下面通過一個(gè)實(shí)際案例說明開關(guān)電源在抗干擾試驗(yàn)中遇到的典型問題及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的細(xì)節(jié),。

　　1 被測產(chǎn)品

　　被測產(chǎn)品是一個(gè)使用220 V 交流供電的電子產(chǎn)品,，主要由電源模塊和數(shù)字處理模塊組成，如圖1 所示,。本次試驗(yàn)主要針對電源的抗干擾問題,，介紹電源模塊的組成及原理。

　　這個(gè)電源由輸入單元,、有源功率因數(shù)校正單元,、開關(guān)功率轉(zhuǎn)換及輸出單元組成。其中有源PFC即主動(dòng)式PFC使用主動(dòng)組件,、控制線路及功率型開關(guān)式組件,，基本運(yùn)作原理為調(diào)整輸入電流波型使其與輸入電壓波形盡可能相似，功率因素校正值可達(dá)近乎100%.另外主動(dòng)式PFC可使電源供應(yīng)器輸入電壓范圍從90V直流）擴(kuò)增到264 V（直流）,。功率轉(zhuǎn)換單元包括電子開關(guān),、脈寬調(diào)制控制及反饋等功能；輸出單元包括二次整流和平滑濾波等功能,。

　　2 試驗(yàn)現(xiàn)象

　　這是一個(gè)對數(shù)字電子產(chǎn)品進(jìn)行浪涌沖擊試驗(yàn)的案例,。這款電子設(shè)備采用220V交流供電,，經(jīng)過內(nèi)部電源模塊（包括開關(guān)電源及控制電路）變?yōu)?3V直流供后面的數(shù)字電路使用。

　　按照GB/T 17626.5規(guī)定的測試方法,，對這款設(shè)備的AC輸入端口注入2kV的混合波時(shí),，發(fā)現(xiàn)設(shè)備重啟。首先判斷是電源部分導(dǎo)致的重啟還是因?yàn)閿?shù)字處理電路部分受到干擾導(dǎo)致的重啟,。反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn),，監(jiān)測電源輸出和重要的系統(tǒng)啟動(dòng)等信號狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在浪涌沖擊時(shí)電源輸出的直流電壓中斷,。

　　從示波器抓到的電源輸出波形圖可以看出,，電源模塊的輸出中斷大概100ms并自動(dòng)重啟恢復(fù)輸出53.5V.

　　期間電源模塊前面板綠色指示燈閃爍一次。為確認(rèn)不是后面數(shù)字電路的影響,，把電源模塊單獨(dú)拿出來連接電阻負(fù)載重新進(jìn)行試驗(yàn),，復(fù)現(xiàn)了這種情況。

　　3 問題分析

　?。?）首先,，懷疑在浪涌注入時(shí)整流器次級MCU重啟。但是在增強(qiáng)次級輔助電源濾波器和重啟管腳的濾波器后沒有什么作用,。檢查這個(gè)MCU的信號管腳，并沒有錯(cuò)誤發(fā)生,。所以這個(gè)整流器停止工作原因在初級,。

　　（2）其次,，在做過多次測試后,，確定AC側(cè)過壓檢測電路動(dòng)作。這個(gè)過壓動(dòng)作原因是浪涌的尖刺進(jìn)入到電壓保持電路中,。通過圖 可知,，這里沒有保持時(shí)間，當(dāng)浪涌注入時(shí),，這個(gè)輸入過壓電路立刻動(dòng)作,。正常的過壓保護(hù)點(diǎn)在300V.

這個(gè)峰值檢波器總是很敏感，采用RC濾波器就可以濾除浪涌尖刺,，避免下一個(gè)比較電路動(dòng)作,，如圖所示。

過電壓檢測電路

修改后的過電壓檢測電路

　?。?）第三,，修改了過電壓檢測電路后重新進(jìn)行浪涌沖擊試驗(yàn)，電源輸出仍然會(huì)中斷,。在優(yōu)化峰值檢波器電路后,，這個(gè)輸入過壓保護(hù)電路在浪涌注入時(shí)就不會(huì)動(dòng)作了,。但是PFC會(huì)控制IC停止工作導(dǎo)致整流器沒有輸出。

　　當(dāng)浪涌進(jìn)入到AC端口時(shí),，一個(gè)大的浪涌電流中一小部分會(huì)通過PFC的電流采樣電阻,。通過這個(gè)采樣電阻，一個(gè)較大的負(fù)峰尖刺就產(chǎn)生了,，并干擾PFC的控制IC進(jìn)入保護(hù)模式一定時(shí)間,。期間電源模塊仍然是工作的。

　　在浪涌發(fā)生后,，PFC控制IC停止工作但開關(guān)電源模塊仍然保持輸出,。鏈路電壓跌落最后也導(dǎo)致了電源模塊輸出跌落并最后中斷。

　　我們在控制IC的檢測管腳增加了鉗位二極管,，如圖6所示,。修改后再次進(jìn)行浪涌注入試驗(yàn)，就沒有保護(hù)產(chǎn)生了,。

　　4 結(jié)語

　　導(dǎo)致電源模塊抗浪涌試驗(yàn)失敗的因素很多,，在實(shí)際的電源設(shè)計(jì)中應(yīng)仔細(xì)檢查，尤其是電源的控制信號回路必須設(shè)計(jì)一定的抗干擾能力,，才能保證整機(jī)的抗干擾性能,。