機柜VGA差分轉換盒LCD屏浪涌整改案例
在設計中記住一點，不管是ESD還是浪涌，必須重點考慮共模信號的干擾，如何在電路中設計呢？我的建議電源和地、地和PE、電源和PE都需加防護器件，這樣才不會導致我們被動.
01 目的
3 級測試標準、產品要求達到A 級（如下表）。
A 級：功能無任何異常。
B 級：設備可自恢復。
C 級：設備需要人為干預恢復。
D 級：設備不可恢復的永久性損壞。
02 測試平臺示意圖
03 過程方法
1 浪涌是怎樣產生的
實驗時是在模擬實際環境的雷電、電機啟動、設備上電等所產生的高電壓大電流浪涌脈沖。這種強脈沖信號電流可高達到幾十安培至幾百安培的電流，電壓可達到幾千伏特。如下圖的實際浪涌波形。
測試L-PE 端 -1000V 的浪涌電壓
2 從浪涌產生的原因去分析問題
浪涌已經產生，它又有哪些途徑可以進入設備？對于浪涌，主要還是從電源端進入，所以我們實驗時都會將浪涌加在電源端，從下面幾種方式接入。
差模：L-N(火線與零線)
共模：L-PE(火線和設備外殼)、N-PE(零線與設備外殼)、LN-PE（火線、零線與設備外殼）
一般如何抑制掉差模的浪涌信號？常規的辦法在L-N 之間加一個壓敏電阻或者兩個TVS管，耐壓值取供電電壓的2 倍。有時需要根據實際情況調整。而共模信號是最難處理的，在一般容許的條件下，加TVS瞬態抑制二極管和MOV壓敏電阻對PE端是行得通的，只是耐壓和絕緣無法通過。（在某些領域測試時可以拆除PE端的壓敏和TVS再做實驗）如下圖的耐壓和絕緣測試的標準圖。
耐壓測試
耐壓測試標準：DC110V LN-PE 50hz 1KV 60s 漏電流小于5mA。
絕緣測試
絕緣測試的標準：DC110V LN-PE DC500V 60s 絕緣電阻不小于5MΩ。
因為壓敏電阻和TVS管不能通過絕緣和耐壓這兩個標準，所以直接跨接是不可行的。要如何才能可以呢？請看下圖：
對于1000V的耐壓要求，氣體放電管的DC耐電壓值必須≥1000V，同時需要特別注意它的耐壓最小值。MOV壓敏電阻選擇適當，在這個試驗中這種電路已經增加在電路中，但是共模浪涌依然過不了，而差模是可以通過的。
3 根據問題想辦法進行排查
首先排除LCD 屏單個設備是否能通過浪涌測試？地線是否正確接好？VGA 供電端抗浪涌的能力如何？需要一一確認， 經過測試LCD 屏的抗浪涌能力是OK 的，±2KV A 級。如下實驗。
1、LCD 屏單獨用電腦供信號，電源接DC110V（沒有接浪涌設備），浪涌設備給機柜進行浪涌測試，檢驗設備的浪涌發生器的浪涌信號是否對傳導給輸入端DC110V ，測試結果：正常，接線圖如下：
2、再將LCD 的信號由電腦提供，VGA差分轉換盒電源由機柜供電，結果：屏閃。目的是檢查VGA 差分轉換盒12V 是否會受機柜端浪涌的影響，接線方式如下：
3、再將LCD 的信號由機柜供，VGA差分轉換盒電源由LCD屏內部供電，結果：屏閃。目的是檢驗LCD 信號端是否會受機柜12V電源浪涌的影響，接線方式如下：
從2 和3 中的試驗可以看出，差分信號和電源傳導過來的浪涌信號都會影響LCD屏。后來通過增減共模端的濾波和鉗位元件，依然沒有解決。
4 重點查視頻差分信號端抑制浪涌的能力
DC110V端的共模干擾無法消除，只能通過后端110V轉24V 、24V再轉12V的兩個接口想辦法，TVS 瞬態抑制二極管和MOV壓敏電阻都能解決掉共模干擾，試著將33V的MOV加在24V輸出的端，分三種模式，24V-GND、24-PE、GND-PE，最后通過這種方案解決了，如下圖：
結果：浪涌所有項OK，絕緣和耐壓OK。
再試著將MOV去除，換成33V的TVS。如下圖：
結果：浪涌所有項OK，絕緣和耐壓OK
耐壓測試結果
絕緣測試
通過上面的更改，只要將24V端的共模信號鉗位在一定的范圍之內，12V端的共模干擾也就降低了，就能解決掉浪涌對LCD屏的干擾，同時設備的PE地盡量短而粗。
04 總結
在設計中記住一點，不管是ESD 還是浪涌，必須重點考慮共模信號的干擾，如何在電路中設計呢？我的建議電源和地、地和PE、電源和PE 都需加防護器件。
解決措施：根據第三節（4）方案，一、加MOV 33V壓敏電阻。二、加33V TV管。這兩種都是可行的，但建議加TVS管方便，貼片和插件都可以，只要選型的時候注意TVS管的功率就可以，功率小流通量小，同樣起不到抑制浪涌的作用。
