1.3 电路保护技术与电磁兼容性

电路保护技术是电气、电子产品实现可靠、安全运行的基本保障。对实际电气、电子产品来讲，电路保护设计和电磁兼容性能及其设计是相互关联、相互影响的。众所周知，电磁兼容是指电气、电子设备在指定的电磁环境中，对外不产生过大的电磁噪声，同时又能抵抗一定外界电磁干扰的能力。特别是自20世纪90年代中期开始，欧盟率先对进入其地区销售的电气、电子产品进行强制电磁兼容EMC认证制度，即CE认证，规定不符合其电磁兼容要求的产品不得在市场上销售，对进口电子产品设立了技术门槛。世界各主要发达国家也相继推出了自己的电磁兼容标准，如美国的FCC认证、日本的VCCI认证等。我国也于2005年对在我国销售的电气、电子产品开始执行3C电磁兼容强制认证制度。在电气、电子产品的电磁兼容性能中，电子产品抗外界雷击、静电放电、电快脉冲等瞬态强干扰的能力是其重要的抗干扰能力指标。而抗雷击、静电放电、电快脉冲的高电压也正是电路保护技术的重要内容，因此可见，电路保护技术与电磁兼容技术在抗过电压方面是有部分相同内容和要求的。换而言之，在抵抗外界雷击、静电放电、电快速瞬变脉冲等过电压的电路保护设计和电磁兼容中抗雷、抗静电、抗电快脉冲等EMS性能要求是基本一致的。

当然，实际电气、电子产品遭受的过电压也可能来自产品内部或负载，如电力电子设备所带感性负载的突然切除、电力系统电力电容或大电动机负载的投切等，都会在电路内部的一些元器件上形成过电压，这时设备的抗过电压设计就属于传统电路保护设计的范畴，而不属于电磁兼容的范畴。在这方面，不同的电气、电子设备可以使用不同的检测过电压和保护设计的办法，技巧繁多。例如，在开关电源中，主电路功率开关管在关断时，由于迅速关断的电流与主电路功率环路的寄生电感相互作用，功率管关断时其两端电压会出现高幅度的电压尖峰，常超过正常工作电压的50%，甚至更多，常导致功率管损坏。为降低该电压尖峰，可采用在功率开关管两端并接阻容吸收电路（RC Snubber）；如还要实现低的开关功率损耗，则可以使用RCD等无损吸收回路办法来降压。又如，在电力系统中，一些非线性负载会向电网注入较大的谐波电流，其中的3、5、7次电流谐波常会与电力系统中并联的线路电感和滤波电力电容回路发生并联谐振，造成谐波过电压，损坏电力变压器或电力电容，减缓的方法之一就是在电力滤波回路中增加阻尼，降低谐波电压幅度。类似的例子还有很多，本处仅举两例。

电气、电子产品的过电流可由瞬态的雷击、静电放电、电快脉冲引起，更常见的是由其负载故障或内部元器件损坏而产生。对于前者，由于其持续时间很短，通常要求电气、电子产品过电流保护设计能够承受一定强度的过电流，这也是其电磁兼容EMS性能的一部分；后者引起的过电流通常属于产品安全性能范畴，需要及时予以过电流保护。在后者中，对于过电流形成原因比较明确的，如负载短路，常可通过及时检测到过电流信号，然后及时封锁输出来实现保护。在大家都熟悉的直流稳压电源中，输出过电流保护就是一个基本性能。对线性稳压电源来讲，运算比较电路检测到过电流后，立即关闭调接管门极电压来实现保护。对电流型控制的DC/DC变换器来讲，过电流信号会使驱动脉冲占空比立即减小或消除，从而实现限流。对于设备内部器件损坏而形成的过电流现象，由于故障点不易事先确定和检测，可在输入/输出端子上采用熔丝等措施进行保护。当然，在进行电磁兼容抗干扰试验时，如外界雷击、静电放电、电快脉冲过大，则可能引起过大的过电流故障，这时也需要过电流保护器件来防止故障扩大。另外，在进行电磁干扰发射测量时，设备一般处于正常工作状态下，不会出现过电流。

综上所述，电路保护设计与电磁兼容性能有着密切的关系，良好的电路保护设计有助于产品电磁兼容性能的提高。