今天给大家分享一个实用电路，这个是比较经典的 DC 24V防护电路，实际项目中经常用到。

典型 DC 24V 接口防护电路分析 

图 1 DC 24V接口EMC防护电路

R2+R3+D4为浪涌共模防护

R1+D1为浪涌差模防护。

其中R1、R2、R3为压敏电阻；D1、D4为气体放电管；L1、L2为共模电感。

DC 24V供电电路是电子系统设计中经常用到的电路，在设计该电路时候，共模扼流圈的选型要注意电流参数。R2+R3+D4构成主要的浪涌共模防护，D4的选型需要考虑到绝缘阻抗测试电压。C1、C2、C4、C5为Y型防护电容，C3是X防护电容。此电路涉及到接口的浪涌防护、静电防护、EFT、传导、辐射，可根据测试项目选择使用。

电路分析：

1.压敏电阻和气体放电管配合使用的原因？

压敏电阻是半导体非线性电阻，没有过电压时呈高阻抗状态，一旦过电压，其阻抗突变为低值，将电压限制在一定范围。

气体放电管是间隙型浪涌保护元件。当加载在其两端的电压超过一定值时，管子两极开始放电，两极电压迅速下降。

气体放电管具有很强浪涌电压吸收能力，有很高的绝缘阻抗及很小的寄生电容。较多的用在设备的防雷保护中。

配合使用原因：压敏电阻有较大的寄生电容，会产生一定的泄露电流，尤其是在交流电源系统中。性能较差的压敏电阻在使用一段时间后，由于泄露电流变大的问题，可能会发热自爆。  

因此在压敏电阻之间串入气体放电管，使压敏电阻几乎无泄露电流。两个串联会带来系统反应时间变长：串联的反应时间是两个之和。当然也可以不加气体放电管，用热脱扣压敏电阻替代，老化保险丝自行断开就不会造成短路发生了。

2.为何既使用 Y 电容又使用共模电感？两个都是滤共模干扰？

• 使用 Y 电容的时候要有机壳地，Y 电容是为高频信号提供最快捷的回路通道；

• 共模电感用来阻隔共模电流，减小共模电流的传导干扰；

• Y电容和共模电感配合使用提高滤共模干扰能力；

3.X 电容 C3 的作用？

C3 对高频干扰容抗小，滤高频干扰。

补充一点关于 X 电容和 Y 电容的小知识：

X 电容是安规电容的一种，根据 IEC 60384-14，电容器分为X电容及 Y 电容，火线零线间的是X 电容。X 电容用在电源滤波器里，起到电源滤波作用，对差模干扰起滤波作用。

Y 电容用来消除共模干扰。也是分别跨接在电力线两线和地之间(L-E，N-E)的电容，一般是成对出现。基于漏电流的限制，Y 电容值不能太大，一般在几个 nF。

X 电容 Y 电容都是安全电容，区别是 X 电容接在输入线两端用来消除差模干扰，Y 电容接在输入线和地线之间，用来消除共模干扰。

X 电容---金属薄膜电容器。通常，X 电容多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容体积较大，但其允许瞬间充放电的电流也很大，而其内阻相应较小。X 电容采用塑封的方形高压 CBB 电容，CBB 电容不但有更好的电气性能，而且与电源的输入端并联可以有效的减小高频脉冲对电源的影响。

Y 电容---常采用高压瓷片的。Y 型电容连接在相线与地线之间。为了不超过相关安全标准限定的地线允许泄漏值，这些电容的值大约在几 nF。一般地，Y 电容应连接到噪声干扰较大的导线上。Y1 属于双绝缘 Y 电容，用于跨接一二次侧。Y2 则属于基本单绝缘 Y 电容，用于跨接一次侧对地保护即FG线。

X 电容、Y电容应用在开关电源中各种作用都不同，都是不可以互相替换的。

4.为什么使用双向 ESD？

在系统不上电的时候，静电干扰可能从任一方向影响系统，因此需使用双向 ESD。

静电来源途径：人体静电 和 器件静电

TVS 和 ESD 的区别？           

TVS一般用于主级和次级的防护。抗冲击能量更高，抗压稍低，响应时间比 ESD 略 高，选 TVS 一般看封装和功率；

ESD 一般用于板级保护。抗冲击能量低些，响应极快，对高速通信的影响较低，ESD看 ESD rating；

ESD 用于放静电，容值通常很低。TVS的容值相对较高。

ESD 选型要考虑被保护信号的速度，当速度越高时，要选择电容 C 小的器件，再根据信号电压选择合适反向关断电压等。

5.为什么要使用两个共模电感呢？

两个共模电感串联使用，提升其滤共模干扰的能力。最好使用一大一小，以滤除不同频段的共模干扰。

补充一些其他问题

静电放电的特点：速率快、放电时的电阻很小，形成瞬时的大电流。

两种破坏机制：大电流下的热失效、高电压下的静电击穿。   

普通二极管只能起到钳制电压的作用，不能对高达几百兆频率的ESD脉冲做出响应。

压敏电阻抗一次ESD脉冲后特性就会改变，而ESD保护器件抗几万次也不会改变特性。

共模电流会产生很强的辐射干扰。

共模电流产生的原因有以下四点：

1、外界电磁场在导线中感应出的电压；

2、导线两端的地电位不同；

3、导线中的地和大地的电位差；

4、来自外界电源或信号的串入；

消除共模干扰的方法：

1、采用屏蔽双绞线并有效接地；

2、强电场的地方有必要还需考虑采用镀锌管屏蔽；

3、采用线性稳压电源或高品质开关电源供电；

4、确保接地良好；

消除差模干扰：

1、并联电容；

2、串入差模扼流圈，相当于串入一个差模电流产生的电感，此电感相当于一个低通滤波元件，从而起到差模抑制作用；

差模干扰和共模干扰的对比：       

一般情况下 ，差模干扰幅度小，频率低，所造成的的干扰小，差模干扰属于对称性干扰。

共模干扰的幅度大，频率高，还可通过导线产生辐射，所造成的干扰较大，共模干扰属于非对称干扰。

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