1.3 電路保護技術與電磁兼容性

電路保護技術是電氣、電子產品實現可靠、安全運行的基本保障。對實際電氣、電子產品來講，電路保護設計和電磁兼容性能及其設計是相互關聯、相互影響的。眾所周知，電磁兼容是指電氣、電子設備在指定的電磁環境中，對外不產生過大的電磁噪聲，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銷售的電氣、電子產品進行強制電磁兼容EMC認證制度，即CE認證，規定不符合其電磁兼容要求的產品不得在市場上銷售，對進口電子產品設立了技術門檻。世界各主要發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、電子產品開始執行3C電磁兼容強制認證制度。在電氣、電子產品的電磁兼容性能中，電子產品抗外界雷擊、靜電放電、電快脈沖等瞬態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的重要內容，因此可見，電路保護技術與電磁兼容技術在抗過電壓方面是有部分相同內容和要求的。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。

當然，實際電氣、電子產品遭受的過電壓也可能來自產品內部或負載，如電力電子設備所帶感性負載的突然切除、電力系統電力電容或大電動機負載的投切等，都會在電路內部的一些元器件上形成過電壓，這時設備的抗過電壓設計就屬于傳統電路保護設計的范疇，而不屬于電磁兼容的范疇。在這方面，不同的電氣、電子設備可以使用不同的檢測過電壓和保護設計的辦法，技巧繁多。例如，在開關電源中，主電路功率開關管在關斷時，由于迅速關斷的電流與主電路功率環路的寄生電感相互作用，功率管關斷時其兩端電壓會出現高幅度的電壓尖峰，常超過正常工作電壓的50%，甚至更多，常導致功率管損壞。為降低該電壓尖峰，可采用在功率開關管兩端并接阻容吸收電路（RC Snubber）；如還要實現低的開關功率損耗，則可以使用RCD等無損吸收回路辦法來降壓。又如，在電力系統中，一些非線性負載會向電網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中并聯的線路電感和濾波電力電容回路發生并聯諧振，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、電子產品的過電流可由瞬態的雷擊、靜電放電、電快脈沖引起，更常見的是由其負載故障或內部元器件損壞而產生。對于前者，由于其持續時間很短，通常要求電氣、電子產品過電流保護設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保護。在大家都熟悉的直流穩壓電源中，輸出過電流保護就是一個基本性能。對線性穩壓電源來講，運算比較電路檢測到過電流后，立即關閉調接管門極電壓來實現保護。對電流型控制的DC/DC變換器來講，過電流信號會使驅動脈沖占空比立即減小或消除，從而實現限流。對于設備內部器件損壞而形成的過電流現象，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，在進行電磁干擾發射測量時，設備一般處于正常工作狀態下，不會出現過電流。

綜上所述，電路保護設計與電磁兼容性能有著密切的關系，良好的電路保護設計有助于產品電磁兼容性能的提高。