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名稱:EMC理論與對策

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樓主   [原創] 

不得使用雷擊對策元件的500V雷擊對策案例

2013-07-17 21:24

作者:mic29
積分:1352分
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我們公司是設計製造LED燈具的,日前有一個GU10的SURGE對策案轉到我手上,相當有趣,值得一提。

 

GU10的PCB很小,再加上EN61547對小於25W的燈具在差模雷擊只要求0.5KV,所以原電路工程師並沒有設計雷擊保護元件,如MOV、TVS等。而不幸地, Murphy's Law 又在此時展現了一次威力,耐壓650V的MOS被500V的SURGE給擊穿了,而老闆還是理所當然的附上一句話,PCB沒空間了,所以LAYOUT不能改,你想其他辦法搞定!。

 

不使用任何對策元件要改雷擊FAIL案件,該怎麼做?各位不妨在這裡先停下來想想有哪些方法,一分鐘後再看下面的答案。

 

對策雷擊有以下幾個方向:

1. 使用對策元件

但此案老闆已經說不准了

2. 使用Spark gap

CE輸入電壓為230V,而雷擊電壓只有500V,Spark Gap 要設計在這麼低的電壓動作,距離必須很近,再考慮安規要測試Hi-pot 與 IR後,Spark gap不可能用在500V的雷擊對策。

3. 增加MOS瓦數與耐壓能力

因為MOS內建在IC內,無法提升耐壓規格,所以這裡無從下手。

不過號稱650V的MOS為何被500V的SURGE擊穿,這就要請IC原廠出來解釋了。

4. 增加雷擊回路阻抗,以降低雷擊電流

因為這顆GU10為可調光,所以直接將線路原有的dummy load由22歐姆改為33歐姆,在確認雷擊PASS且溫升與效率變化可接受後後,結案。

5. 使用shielded power cord,藉由分佈電容的增加來抑制雷擊。

電源線對地與四周的金屬之間有分佈電容(亦名雜散電容、寄生電容、parasitic capacitor)存在,電容的特性就是抑制電容兩端的電壓急遽變化,而SURGE就是急遽變化的電壓,所以分佈電容對SURGE在理論上有抑制力。
但在實際上,由於分佈電容實在太小,對雷擊的抑制力就像從1000V抑制到999V。說它有效還真沒效,說它沒效又偏偏有點效。
改用屏蔽電源線後,分佈電容大增,抑制能力自然上升,但估計效果不會好太多,CP值很不划算,成本太高而效果只有一點點,何況燈具類產品用屏蔽電源線也太OVER了。

 

一般新手想得到兩項對策,能想到三項的已經不多了,但是我很貪心,希望有人能告訴我第六項

 

500V的雷擊乍聽之下不難對策,但加上條件限制後,難度提高不少,雖然最後對策意外的簡單,但能在我講破前就想到答案的應該也不多。

此對策案因為牽扯到EMC、安規(Hi-pot & IR)、電性(溫升、效率)三方面的理論與實務,完全看得懂我在說什麼的朋友,應該都是主管以上職務了。

 

看不懂的朋友,就請提問吧!

有更好的SOLUTION的朋友,也請多指教!

我不是EMC天下第一,也沒什麼名氣,更不會有面子問題,只是單純的想改進自己的技術能力而已。有人願意指正我的錯誤,我會非常感謝!

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