雷擊的測(cè)試項(xiàng)目主要針對(duì)電源火線(L),地線(N),安全地(E)進(jìn)行不同組合測(cè)試主要測(cè)試項(xiàng)目有四種(L→E , N→E, L&N→E, L→N), 一般設(shè)計(jì)考慮上分為共模(Common Mode)與差模(Differential mode)兩大類,
A. L→E , N→E, L&N→E 測(cè)試屬于共模(Common Mode)
B. L→N 測(cè)試屬于差模(Differential mode)
以下是做雷擊測(cè)試時(shí)Common Mode 和Differential mode 的路徑如下圖所示
共模的雷擊對(duì)策: (Common Mode)
共模雷擊能量泄放路徑,(參考上圖綠線) ,首先考慮跨初、次級(jí)會(huì)因安全距離不足而造成其雷擊跳火或組件損壞的路徑有那些?(變壓器 /光耦合器 /Y-Cap)針對(duì)這三個(gè)組件選擇與設(shè)計(jì)考慮如下:
1. 變壓器:
因變壓器橫跨于初、次級(jí)組件, 依照工作電壓有不同的安規(guī)距離要求, 一般采
用Class B 的等級(jí), 零件本身初次級(jí)需通過(guò)Hi-POT 3000Vac , 需特別注意腳距離與鐵心的距離以及繞組每層膠帶數(shù)量是否符合絕緣強(qiáng)度。
2. 光耦合器:
組件本身的距離需符合安規(guī)的要求, layout 時(shí)零件下方不可有Trace 避免距離
不足的問(wèn)題。
3. Y-Cap:
本身的特性是高頻低阻抗的組件,當(dāng)共模雷擊測(cè)試時(shí),能量會(huì)快速通過(guò)Y-Cap
所擺放的路徑, 因此layout 布局時(shí)半導(dǎo)體組件(PWM IC , TL431, OP…) GND
trace 應(yīng)避開(kāi)Y Cap 雷擊能量泄放路徑, 以避免成零件的損壞.
差模的雷擊對(duì)策: (Differential)
雷擊能量流經(jīng)的路徑主要在橋式整流器前的L 和N 回路, 主要對(duì)策如下: Varistor(MOV) 或 Spark Gap(雷擊管)吸收 等組件吸收并抑制能量流入power supply 內(nèi)部。
1. Thermistor (NTC) :串接于L or N 的路徑上,會(huì)增加回路的阻抗值,進(jìn)而降低進(jìn)入Power supply 的電流能量。
2.MOV(Metal Oxide Varistor ) :金屬氧化物或突波吸收器, 使用上并聯(lián)于L 和N 上,組件本身為一個(gè)高阻抗的組件,在一般的情形下并不會(huì)有損耗產(chǎn)生,只有稍許的漏電流,當(dāng)瞬間的雷擊高電位進(jìn)入電源輸入端且超過(guò)MOV 的崩潰電壓,此時(shí)產(chǎn)生抑制電壓的動(dòng)作,而讓瞬間上升電流流經(jīng)MOV 本身進(jìn)行能量吸收,降低雷擊的能量進(jìn)入Power Supply 本身。
3. Spark Gap or Gas Discharge Tube : 使用上并聯(lián)于Common Choke 同一次側(cè)的兩端,針對(duì)雷擊所產(chǎn)生的動(dòng)作保護(hù)原理當(dāng)瞬間的高電位在Common Choke 兩端超過(guò)其額定的電壓時(shí)會(huì)激發(fā)惰性氣體, 此時(shí)Spark Gap 會(huì)產(chǎn)生電弧放電,將突波的能量抑制下來(lái),不讓大量的能量進(jìn)入Power Supply ,
4. 在layout 上規(guī)劃出鋸齒狀的銅箔形式,兩端距離約1mm,當(dāng)Common Choke 兩端的壓差太大時(shí),產(chǎn)生尖端放電的現(xiàn)象,將能量進(jìn)而宣泄。
除了上述設(shè)計(jì)上所應(yīng)注意的地方之外, Layout 上如何達(dá)到對(duì)電擊的防制亦是重要一環(huán)。
地線(Ground) 的處理,如下圖所示
A. 一次側(cè)的部分,Ground 的layout 順序大電容的Ground →Current
sensor→Y-Cap→一次側(cè)變壓器輔助繞組Vcc 電容的Ground→PWM IC 外圍
組件的ground →PWM IC 的ground 。
B. 二次側(cè)的部分:1. TL431 的地接至第二級(jí)輸出電容的地。
C. 二次側(cè)Y-cap 的出腳接至二次側(cè)變壓器的ground 。
2. 正端高壓部分的處理, 如下圖所示。
A. L,N 兩線距離2.5mm 以上及與E 的距離在4mm 以上。
B. 高壓的銅箔與低壓的銅箔安全距離在1.5mm 以上。
C. 一、二次側(cè)的距離在6mm 以上。
4. PWM IC layout 的注意事項(xiàng) ,因PWM IC 相較于其它的組件而言是屬于比較脆弱且易損傷的組件, ,舉例在一般的PWM IC 都會(huì)定義每支腳位所能承受的最大電位及負(fù)向電壓如下圖所示,所以一開(kāi)始layout 其組件的擺置相形重要。
Vcc 的電解電容及陶瓷電容。
Cs pin 的陶瓷電容。
CT pin 的陶瓷電容。
COMP pin 的陶瓷電容。
以上電容都要盡量要靠近IC,以防止瞬間電壓進(jìn)入PWM IC(尤其是負(fù)電壓)。再來(lái)
就Ground 的處理, 首先將PWM IC 之 CT / CS / COMP 所有GND 接在一起后,單點(diǎn)
進(jìn)入IC GND,再接至Vcc 電解/陶瓷電容的Ground 最后再接至輔助繞組的Ground。
對(duì)于layout ground 的部分用實(shí)例來(lái)解釋 如下圖所示, Ground 的layout 準(zhǔn)則
1. Current sense 電阻直接回到大電容的地。
2.由大電容的地先到變壓器的地再到輔助繞組 Vcc 電解電容的地。
3. 由輔助繞組 Vcc 電解電容再分出去給光耦合器的地及IC 外圍陶瓷電容的地,最后接到PWM IC 的地。