1.3 電路保護技術(shù)與電磁兼容性

電路保護技術(shù)是電氣、電子產(chǎn)品實現(xiàn)可靠、安全運行的基本保障。對實際電氣、電子產(chǎn)品來講，電路保護設(shè)計和電磁兼容性能及其設(shè)計是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。眾所周知，電磁兼容是指電氣、電子設(shè)備在指定的電磁環(huán)境中，對外不產(chǎn)生過大的電磁噪聲，同時又能抵抗一定外界電磁干擾的能力。特別是自20世紀90年代中期開始，歐盟率先對進入其地區(qū)銷售的電氣、電子產(chǎn)品進行強制電磁兼容EMC認證制度，即CE認證，規(guī)定不符合其電磁兼容要求的產(chǎn)品不得在市場上銷售，對進口電子產(chǎn)品設(shè)立了技術(shù)門檻。世界各主要發(fā)達國家也相繼推出了自己的電磁兼容標準，如美國的FCC認證、日本的VCCI認證等。我國也于2005年對在我國銷售的電氣、電子產(chǎn)品開始執(zhí)行3C電磁兼容強制認證制度。在電氣、電子產(chǎn)品的電磁兼容性能中，電子產(chǎn)品抗外界雷擊、靜電放電、電快脈沖等瞬態(tài)強干擾的能力是其重要的抗干擾能力指標。而抗雷擊、靜電放電、電快脈沖的高電壓也正是電路保護技術(shù)的重要內(nèi)容，因此可見，電路保護技術(shù)與電磁兼容技術(shù)在抗過電壓方面是有部分相同內(nèi)容和要求的。換而言之，在抵抗外界雷擊、靜電放電、電快速瞬變脈沖等過電壓的電路保護設(shè)計和電磁兼容中抗雷、抗靜電、抗電快脈沖等EMS性能要求是基本一致的。

當(dāng)然，實際電氣、電子產(chǎn)品遭受的過電壓也可能來自產(chǎn)品內(nèi)部或負載，如電力電子設(shè)備所帶感性負載的突然切除、電力系統(tǒng)電力電容或大電動機負載的投切等，都會在電路內(nèi)部的一些元器件上形成過電壓，這時設(shè)備的抗過電壓設(shè)計就屬于傳統(tǒng)電路保護設(shè)計的范疇，而不屬于電磁兼容的范疇。在這方面，不同的電氣、電子設(shè)備可以使用不同的檢測過電壓和保護設(shè)計的辦法，技巧繁多。例如，在開關(guān)電源中，主電路功率開關(guān)管在關(guān)斷時，由于迅速關(guān)斷的電流與主電路功率環(huán)路的寄生電感相互作用，功率管關(guān)斷時其兩端電壓會出現(xiàn)高幅度的電壓尖峰，常超過正常工作電壓的50%，甚至更多，常導(dǎo)致功率管損壞。為降低該電壓尖峰，可采用在功率開關(guān)管兩端并接阻容吸收電路（RC Snubber）；如還要實現(xiàn)低的開關(guān)功率損耗，則可以使用RCD等無損吸收回路辦法來降壓。又如，在電力系統(tǒng)中，一些非線性負載會向電網(wǎng)注入較大的諧波電流，其中的3、5、7次電流諧波常會與電力系統(tǒng)中并聯(lián)的線路電感和濾波電力電容回路發(fā)生并聯(lián)諧振，造成諧波過電壓，損壞電力變壓器或電力電容，減緩的方法之一就是在電力濾波回路中增加阻尼，降低諧波電壓幅度。類似的例子還有很多，本處僅舉兩例。

電氣、電子產(chǎn)品的過電流可由瞬態(tài)的雷擊、靜電放電、電快脈沖引起，更常見的是由其負載故障或內(nèi)部元器件損壞而產(chǎn)生。對于前者，由于其持續(xù)時間很短，通常要求電氣、電子產(chǎn)品過電流保護設(shè)計能夠承受一定強度的過電流，這也是其電磁兼容EMS性能的一部分；后者引起的過電流通常屬于產(chǎn)品安全性能范疇，需要及時予以過電流保護。在后者中，對于過電流形成原因比較明確的，如負載短路，常可通過及時檢測到過電流信號，然后及時封鎖輸出來實現(xiàn)保護。在大家都熟悉的直流穩(wěn)壓電源中，輸出過電流保護就是一個基本性能。對線性穩(wěn)壓電源來講，運算比較電路檢測到過電流后，立即關(guān)閉調(diào)接管門極電壓來實現(xiàn)保護。對電流型控制的DC/DC變換器來講，過電流信號會使驅(qū)動脈沖占空比立即減小或消除，從而實現(xiàn)限流。對于設(shè)備內(nèi)部器件損壞而形成的過電流現(xiàn)象，由于故障點不易事先確定和檢測，可在輸入/輸出端子上采用熔絲等措施進行保護。當(dāng)然，在進行電磁兼容抗干擾試驗時，如外界雷擊、靜電放電、電快脈沖過大，則可能引起過大的過電流故障，這時也需要過電流保護器件來防止故障擴大。另外，在進行電磁干擾發(fā)射測量時，設(shè)備一般處于正常工作狀態(tài)下，不會出現(xiàn)過電流。

綜上所述，電路保護設(shè)計與電磁兼容性能有著密切的關(guān)系，良好的電路保護設(shè)計有助于產(chǎn)品電磁兼容性能的提高。