电磁兼容（EMC）：整改案例（三）雷击浪涌电气间隙不够打火炸机

1. 异常现象

2. 原因分析

3. 整改方案

4. 总结

1. 异常现象

某金属外壳的直流无刷风机产品按GB/T 17626.5进行雷击浪涌测试，在L，N线对PE进行±2kV浪涌电压测试时，出现炸机现象。而L，N线间进行±2kV的浪涌测试没问题。

2. 原因分析

拆开产品外壳，查看产品内部损坏的点。发现IPM（智能功率模块 Intelligent Power Module）模块损坏，在其表面有明显炸裂的痕迹。由此可见雷击浪涌是经过了IPM模块线路。结合产品结构发现，为了IPM模块的散热，将金属机壳通过导热硅胶与IPM模块相连，如下图所示。

再查看原理图，发现在AC电源输入口的EMI滤波电路中，只有LN线间有一个压敏电阻，而L，N线对PE没有任何的防浪涌设计。这样，该产品就只能将L，N线间的差模电压通过压敏电阻来泄放，而L，N线对PE的共模电压则只能通过Y电容和产品自身对PE的寄生电容来泄放。同时，共模电压经整流桥后，储能大电解电容也能起到一定的缓解作用，但效果肯定没有L，N线对PE增加防浪涌电路来的好。基于此，我们可以对雷击浪涌电流路径做一个简单的分析。雷击浪涌电压从浪涌发生器经耦合电容同时耦合至L，N，PE三线上，此时L，N线对PE形成大小和方向皆相同共模电压，该共模电压因无防浪涌器件对其进行抑制，因此便通过AC接口EMI滤波电路的Y电容和产品对PE间的寄生电容线阻有一定的损耗，同时也在这些路径上形成共模电流。

IPM模块与接地金属外壳间只有一个2mm厚的导热硅胶，IPM模块的引脚与金属外壳的爬电距离只有3.8mm，因此两间者存在较大的寄生电容。雷击浪涌产生的共模电流会有一大部分从该路径通过。这也就是为何做L，N线浪涌测试时，产品没有任何异常，但做L，N线对PE浪涌测试时，IPM模块会炸掉。

3. 整改方案

现在的产品对成本要求越来越高，虽然在AC电源输入口对PE增加共模防浪涌电路能解决该问题。但是会增加不少成本，第一个是元器件物料成本，第二个是PCB面积增大带来的成本增加。因此基于成本考虑不能采用这个简单有效的方案。另一个方案是给IPM增加一个单独的散热片，并且散热片不接PE。但整个产品已无空间来增加散热片，IPM的散热方式只能是通过产品自带的金属外壳来散热。若增加散热片也会额外地增加产品成本，不能采用。因此综合考虑后，采用的整改方案是将IPM与产品金属外壳间的导热硅胶片加厚与加宽，如下图所示。这样便降低了IPM与金属外壳间的寄生电容，同时也增加了两者间的爬电距离和电气间隙。经整改后测试，通过L，N对PE的±2kV浪涌测试，且进行温升测试也满足产品性能要求。