一種實用可靠的防雷擊電路的製作方法

2023-05-25 17:35:11

專利名稱：一種實用可靠的防雷擊電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電源保護技術領域，特別是一種實用可靠的防雷擊電路。
背景技術：
目前各消費類電子產品在防雷擊保護上，一股是在電源輸入端的L/N之間並聯一個防雷擊器件，如Varistor， TVS等。這些防雷擊器件價格較貴，且在一些防雷條件不完善的地區，即使採用這些防雷擊器件，雷擊電壓仍有可能在Y電容上諧振出高電壓而損壞電源電路中的元器件。雷擊脈衝加在L/N對PE時，其等效電路如圖1所示，其中R是共模電感的繞線電阻及NTCR電阻，PCB走線電阻的總和；L是共模電感的感量；C是所有Y電容的總和。 以上等效電路組成LCR串聯諧振電路，當雷擊脈衝輸入的前300到500ns期間，LCR發生串聯諧振，由於共模電感的感量較大(大概8mH到30mH)及Y電容(符合不同的安規要求有不同的規定)容量較大，其諧振周期較大，所以在此期間Y電容上的電壓上緩慢長升。之後共模電感飽和，感量迅速減小，則諧振周期相應變小，諧振電流也相應突然增大，此電流對Y電容充電，使Y電容上的電壓迅速達到大概兩倍的輸入電壓，此時共模電感退出飽和，但此時雷擊電壓開始下降，此迅速下降的電壓又使共模電感進入飽和，同樣產生一個較大的反向電流，當電壓下降到一定程度，共模電感退出飽和，同時電流也下降到較低值。如此可以反覆幾次。兩倍的諧振過衝電壓及諧振電流將流過連結L/N對PE地的Y電容，連結初級地和次級地的Y電容，變壓器的雜散電容，及連結初級和次級的光耦。這樣會對控制迴路產生嚴重的幹擾，甚致損壞元件。

發明內容
鑑於上述技術的不足，本發明的目的是提供一種實用可靠的防雷擊電路，其能有效地阻尼雷擊電壓在電感類器件上諧振出更高的電壓，從而降低雷擊脈衝對電源的危害，達到防雷擊的效果。
本發明是這樣實現的，一種實用可靠的防雷擊電路，其特徵是在電源輸入線上的電感類器件兩端並聯上一串由兩個背接穩壓管串接電容、電阻組成的保護電路。
本發明在雷擊脈衝施加到交流電源輸入端時，讓電感類器件不進入飽和區工作，電路結構簡單，設計獨特，具有較好的市場價值。


圖1是習知電源電路雷擊脈衝加在L/N對PE時的等效電路圖。 圖2是本發明實施例一電源L和N線上設置有保護電路的電路示意圖。 圖3是本發明實施例一電源L線上設置有保護電路的電路示意圖。 圖4是本發明實施例一 電源N線上設置有保護電路的電路示意圖。 附圖中C902，C903是Y電容;L901是共模電感；C908，C909是X電容；NR901是減小開機衝擊電流的熱敏電阻；BD901整流橋；R900，R901，R902是關機時X電容的洩放電阻；F902是保險絲；虛線框中的ZD9001, ZD9002, C9001, R9001 ;ZD9003， ZD9004, C9002, R9002是防止
雷擊脈衝期間共模電感飽和的電路。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例子對本發明做進一步說明。 在背景技術的敘述中，我們知道為了提高產品的對雷擊的免疫能力，我們必需減少Y電容上的諧振過衝電壓。其中一個有效的辦法就是對此諧振迴路進行阻尼。然而為了有效地阻尼此有害的過衝電壓及電流，一種簡單有效的辦法就是在雷擊脈衝施加到交流電源輸入端時，讓共模電感不要進入飽和區工作。當電感的線圈兩端施加一確定的電壓時，線
圈中電流將按如下規律變化，即I= Y 經過一段時間後，電流上升到一定的值，電感將進入飽和工作區。所以也可以說電
感兩端施加的伏秒值達到一定值後，電感將進入飽和工作區。因此，只要控制施加在電感兩
端的伏秒值，使它低於電感臨界飽和時的伏秒值，此電感將不會進入飽和工作區。
在本實施例子中本發明提供一種實用可靠的防雷擊電路，其特徵是在電源輸入
線上的電感類器件兩端並聯上一串由兩個背接穩壓管串接電容、電阻組成的保護電路。 這裡較佳的，所述的電感類器件是共模電感，如果在所述共模電感的兩端並聯上
一個電阻；此並聯的支路，在雷擊脈衝到來時，旁路掉共模電感的感抗，並且通過該電阻的
電流將快速地向Y電容充電；而Y電容的充電，將使Y電容兩端的電壓快速上升；則加在共
模電感兩端的電壓將減少，其相應的伏秒值也將降低。這樣只要調整好此並聯電阻的阻值，
便可以有效地控制施加在共模電感兩端的伏秒值，使其不要進入飽和工作區。具體工作原
理如下 下面公式中Vp :可防護的最高雷擊脈衝之峰值電壓。以最高峰值電壓做計算，可以確保計算出來的值留有一定的裕度；Vc :Y電容兩端的電壓；T :雷擊時Y電容充電的時間常數，即R*C ;則Y電容兩端的電壓如下
廣 _ t 、 —t
Vc = Vp
共模電感兩端的電壓
Vp_ Vc= Vp.e 則電感兩端的伏秒值
v.s =
Vp.e dt = Vp.t = Vp.R.C
.所以 共模電感的伏秒值由以下因素素決定VS=L'I:
N.B.A =B.A
V.SVp.C
^其中B:共模電
A-
感工作時的磁感應強度；Ae :共模電感磁芯中柱的截面積；AL :電感係數，表示磁芯具有一匝線圈時的電感量；該伏秒值表達式的值隨著溫度的升高而降低。 由於在共模電感兩端直接並聯電阻將影響其高頻特性，所以為了不影響正常工作時共模電感的特性，在並聯的電阻支路上串聯兩個背接的穩壓管，穩壓值選的越高，其結電容就越小，效果越好。當雷擊電壓到來時，共模電感兩端電壓超過穩壓值時，穩壓管導通，電阻起阻尼作用；當正常工作時，穩壓管不導通，該支路相當於斷開。 另外，如果共模電感沒有接觸好，電網交流電流將通過穩壓管及阻尼電阻，使阻尼 電阻迅速發熱，存在安全隱患。所以在該並聯支路上再串聯一個電容，起到隔離作用。
該隔離電容的容值要遠大於Y電容的容值；其耐壓值的選擇取決於所需防護的最
高雷擊電壓值，即V(ea) = ^^Vf囑離電容的取值越大，雷擊脈衝期間其承受的瞬間電壓
越低；Y電容的取值越大，隔離電容所承受的瞬間電壓越高。如果共模電感沒有接觸好，交 流電壓將直接施加在隔離電容上，所以隔離電容的額定電壓大於220V。 由於追加了隔離電容，在雷擊脈衝期間，隔離電容上也會有一定的電壓，所以在選 擇阻尼電阻的阻值時，要比理論計算值適當小點，留一定的裕度。 還需說明的是在穩壓管的選擇上我們儘量選擇結電容小的穩壓管，但必需注 意其峰值功率。穩壓管峰值功率的選擇與阻尼電阻阻值的選擇有關。阻尼電阻的阻值選的 越小，則雷擊時通過的電流越大，穩壓管需要承受的峰值功率也越大。所以如果選擇較小的 阻尼電阻，相應的穩壓管之穩壓值也要選的小一點。阻尼電阻的平鈞功耗是很低的，但其承 受的瞬間峰值電流卻較大，所以可以選用小封裝的碳膜電阻，此類電阻便宜且可以承受較 高的瞬間峰值電流而電氣特性不會變化。 此外，如圖2到圖4所示，本發明所述的由兩個背接穩壓管串接電容、電阻組成的 保護電路可以並接在電源的L線上的電感類器件上，也可以是並接在電源的N線、或者是L 線和N線上的電感類器件都並接有該保護電路。 以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術鄰域的專業了員來說， 在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，推演或替換，這些改進和潤飾也視為 本發明的保護範圍。
權利要求
一種實用可靠的防雷擊電路，其特徵是在電源輸入線上的電感類器件兩端並聯上一串由兩個背接穩壓管串接電容、電阻組成的保護電路。
2. 根據權利要求1所述的實用可靠的防雷擊電路，其特徵是所述的電源輸入線是電源的L線。
3. 根據權利要求1所述的實用可靠的防雷擊電路，其特徵是所述的電源輸入線是電源的N線。
4 根據權利要求1所述的實用可靠的防雷擊電路，其特徵是所述的電源輸入線是電源的L線和N線。
5. 根據權利要求1所述的實用可靠的防雷擊電路，其特徵是所述的電感類器件是共模電感。
6. 根據權利要求1所述的實用可靠的防雷擊電路，其特徵是所述保護電路中的電容的額定電壓大於220V。
全文摘要
本發明涉及一種實用可靠的防雷擊電路，其特徵是在電源輸入線上的電感類器件兩端並聯上一串由兩個背接穩壓管串接電容、電阻組成的保護電路。本發明有效地阻尼雷擊電壓在共模電感上諧振出更高的電壓，從而降低雷擊脈衝對電源的危害，達到防雷擊的效果，提高產品竟爭力。
文檔編號H02H9/04GK101764401SQ20101012009
公開日2010年6月30日 申請日期2010年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者王星光 申請人:福建捷聯電子有限公司