开关电源EMI模块详解

1)零线（N）、火线（L）、地线（G）:通常家里的三角插头的零火地的辨别是左零右火上地。

在
电源板上，我们所说的220V市电，其实就是有效值为220V，最大值为220*1.414V的交流正弦电压。

这个电压都在火线上，零线一般不带电，零线只是提供一个电流回路而已，两侧的电压差除以等效电阻就是电流。

它在供电端（发电厂、变电站等）接地，或在入户前重复接地，是工作接地线，是输电线路的一部分（由于是一个电流回路，加上流经处的等效电阻，所以零线也是会带电的）。

而地线是在用户端接地，和用电器的金属外壳或人体可接触部位连接，使机壳与大地等电位（一般是零电位），零线不与输电线路构成回路，所以理论上没有电流。

（市电一般都是零线不带电，火线带全部电，但是有些AC Source由于设置的缘故往往火线和零线都带上一半的电。

）
2)保险丝Fuse：保险丝一般加在L端，因为正常情况下L端带电，而N端是不带电的。

但是有
时候为了安全方面的考虑，在L端与N端都配有保险丝（为了防止人工插拔造成的反插）。

在输入端加保险丝是为了防止开机瞬间可能产生的尖峰大电流对电路造成的伤害。

它的工作原理是：大电流流过，造成发热，当温度达到保险丝的熔点以上时自动熔断以达到保护电路的作用。

我们选择保险丝一般都是选择慢熔性(用T表示)的，也就是说熔断所需要的能量较普通的保险丝更大，所以它有较大的抵抗瞬间脉冲的能力。

保险丝的熔断电流是额定电流的2倍。

当通过保险丝的电流超过额定电流1.45倍时，它的熔断时间要在5分钟之内，当通过保险丝的电流超过额定电流2倍时，它的熔断时间要在1分钟之内。

通过Q=PT=I2RT就可以选择熔点值。

选择Fuse，我们必须测出开机浪涌电流和稳态工作电流的波形图。

Fuse的额定电压要大于最大稳态工作电压；额定电流要大于最大稳态工作电流/温度折减率。

举个计算I2T的例子：假设开机有3个正弦波的浪涌波，其浪涌电流最大值和持续时间对应为：20A,10us；
10A，10us；5A,10us。

那么I2T=½ *202*0.00001+ ½*102*0.00001+ ½*52*0.00001=0.002625。

考虑到安全折减率，所以选用的 Fuse的I2T可以适当小于这个值。

由于Fuse要承受每次开机关机的浪涌电流冲击，所以我们要设定它可耐冲击的次数。

一般保险丝还会规定一个额定电压，即当保险丝保护后（断开），两端加额定电压时，仍然处于断开状态，不会造成安全隐患。

3)负温敏电阻NTCR：它的工作原理是阻值随着温度的升高而减小，主要功能也是用来保护电路，
开机瞬间一般电流比较大，此时温度低，负温敏电阻阻值大，阻止了大电流对电路的伤害。

选择这个电阻时，一般要考虑零功率电阻值和最大稳态电流。

零功率电阻值即25°C时的电阻值，选择它时要考虑到电路开机瞬间的尖峰大小，同时我们也要保证最大稳态电流大于电路的最大电流。

4)Y电容：就是电路上连接L端和G端，N端和G端的两个电容，它是安规电容（所谓安规电容，
就是当电容器失效后不会导致电击，不会危及人身安全。

举个例子：若X电容失效导致短路，那么电网的N端和L端直接短路，至少造成设备无法工作，而且使电网被短路；若Y电容失效导致短路，那么L端和地短路，使得某些外壳接地的电器的外壳直接带上高电压，从而对人身安全带来威胁。

所以安规电容除了滤除EMI外还要保证在发生失效的时候不至于产生以上危险），由于在电路上看起来很像Y型而得名。

它的作用主要是用来滤除高频成分以及共模噪声（大小相等，方向相反的信号，共模噪声又称对地噪声，指的是两根线分别对地的噪声。

实际应用中，温度的变化、各种环境噪声的影响都可以视作共模噪声）。

根据电路的峰值脉冲电压的不同可以选择不同的Y电容，在Adapter电路中我们一般选择Y1电容，它的额定电压为250V，耐高压超过8KV（此外还有Y2和Y3电容）。

各个地区对Y电容的漏电流都有不同规定，以漏电流不小于0.35mA，工作电压为220市电为例，那么容值一般选择小于3500PF（电容越大，漏电流相应也会越大）。

备注：i=CdV/dt，则C=idt/dVt=0.35*0.001*（1/50/4）/（220*1.414-0）=3500PF。

单纯用探头测Y电容两端，可能有一个电容两端是没有电压的，但是实际上，两个Y电容可能是平分电压的。

5)X电容：X电容连接在L端和N端之间，也是一个安规电容。

它们的作用主要是用来滤除差模
噪声。

X电容的容值允许比Y电容大，但此时必须在X电容的两端并联泄放电阻，用于防止电源线拔掉时，由于该电容的充放电过程而导致电源线插头长时间带电。

安规规定，当正在工作的机器在电源线被拔掉时，在两秒内，电源线插头的两端带电的电压必须小于原来额定电压的30%。

6)共模电感和差模电感：差模电感可用于配合X电容滤除差模干扰（一般都没加），共模电感可
用于配合Y电容滤除共模干扰。

7)泄放电阻：顾名思义，这里的电阻就是用来消耗X电容上面的电压，电容的容值越大，为了
保证在规定的时间内电压降到安全范围，我们就要相应的减小电阻的阻值。

根据以往的经验这里的电阻总值一般在1M-2M之间，但是在功率和电阻的结构上有要求。

如果不用贴片电阻的话，我们要用玻璃釉或者金属釉制成的电阻，并且功率要求在1W-2W。

由于结构方面的原因我们可以直接选择贴片电阻。

8)CAPZero芯片：现在多用CAPZero芯片加电阻来来替代单纯用泄放电阻组成的泄放回路。

当
CAPZero两端施加AC电压时，CAPZero会侦测到AC电压的存在，此时它会阻断电阻的吸收回路，在电路正常工作的时候就可以避免这部分的功耗。

当AC电压消失的时候，这个通路导通，X电容上的电压就会通过电阻消耗掉。

所以我们可以采用较大值的X电容，从而可以把电感量降低，从而达到降低成本的目的（由于AC存在的时候，电阻耗电通路关断，所以X电容上的电不会损耗在电阻上，可以取很大的值，而不必担心功耗的问题）。

9)压敏电阻RV：当两端电压低于其阈值电压时，流过其电流极小，此时呈现高阻抗状态。

当电
压超过阈值电压时，流过其电流急剧增大，利用这一功能可以抑制瞬间高压（流过电流变大，使得压降变大，从而减小电路工作电压）。

可用于过压保护电路以及吸收浪涌电流。

一般在电路中会并在整流桥的两个交流极之间或者NL两侧。

10)放电管：一般并联在共模电感两侧，当放电管的两极施加一定的电压的时候，便在极间产生
不均匀的电场，当电场强度达到一定值的时候，电极间产生电弧，电离气体，从而使放电管马上转入导通的状态，当浪涌电压消失的时候，恢复原状。

11)整流桥堆：桥堆是由4个二极管组成的，主要的作用是要把交流电整成直流电。

它的工作原
理是：利用二极管的单向导电性和管压降将交流电整成同一方向的脉动直流，然后通过电容的滤波和充放电整成直流电。

桥堆一般要选择耐压值超过电路中可能出现的最大电压，电流一般要大于电流中可能出现的最大冲击电流。