一種防雷芯的製作方法
2023-09-13 12:53:15
一種防雷芯的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種防雷芯，解決現有防雷器防雷效果差、電路殘壓高、保險絲電阻過流後損壞需更換等問題。該防雷芯包括電源保護電路，電源保護電路包括電源正極接口、電源負極接口、接地線、陶瓷氣體放電管DS1和陶瓷氣體放電管DS2，電源正極接口和接地線通過陶瓷氣體放電管DS1相互連接；電源負極接口和接地線通過陶瓷氣體放電管DS2相互連接；電源正極接口與電源負極接口之間依次串聯有耦合電感L1、自恢復保險絲F1、浪湧吸收元件D1、耦合電感L2和耦合電感L3；電源保護電路還包括浪湧吸收元件T1，浪湧吸收元件T1一端連接於耦合電感L1與自恢復保險絲F1連接節點，另一端連接於耦合電感L2與耦合電感L3連接節點。
【專利說明】一種防雷芯
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及防雷裝置，特別是一種防雷芯。
【背景技術】
[0002]雷電分直擊雷、電磁脈衝、球形雷和雲閃四種。其中直擊雷和球形雷都會對人和建築造成危害，直擊雷的能量最大，約為I億至10億伏，平均電流是3萬安培，最大電流可達30萬安培。電磁脈衝主要影響電子設備，也就是我們所說的感應雷；每年的雷雨季節給人類造成的直接經濟損失高達數億美元，其中由於感應雷所造成的損失佔70%。感應雷是在閃雷時所產生的瞬間脈衝磁場，這種強大的感應磁場，可在地面Ikm範圍內的金屬網絡中產生感應電荷，包括有線、無線通訊網絡，電カ輸電網絡和其他金屬材料製成的線路系統。高強度的感應電荷會在這些金屬網絡中形成強大的瞬間高壓電場，從而形成對用電設備的高壓弧光放電，最終會導致電器設備燒毀。其中弱電電器受到的危害最大，雷電影響到市電網絡會造成電器供電電源電位上升，從而會擊穿內部元件；電器金屬外殼、插接ロ、供電線路、信號線路及所有與內部電路有連接的金屬，將隨時成為感應雷的侵入路徑，弱電電器的耐壓能力遠低於強電設備。
[0003]針對此問題，市場上已推出多款外置防雷器，但是在室外安裝外置防雷器，有很大的隱患，防雷效果差；當雷擊中避雷針時，在接到大地的引線周圍會產生很強的瞬變電場，處在電磁場中的設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢，瞬變電場的能量達到1.5KA會擊穿設備的絕緣介質侵入到設備內部，從而把內部元件打壞；外置防雷器所應用的電路都是傳統的ニ級保護電路，其電路的缺陷是殘壓高，而且在雷擊後，電路中的保險絲電阻過流後會發生損壞，需更換後才可以再次使用，更換器件不但要花費人工和物料成本，由於未及時更換器件也會導致設備受損。
實用新型內容
[0004]本實用新型提出一種防雷芯，可以對設備的電源電路和信號電路全面保護，解決了現有防雷器防雷效果差、電路殘壓高、保險絲電阻過流後損壞需更換電子器件等問題。
[0005]本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0006]一種防雷芯，包括電源保護電路，所述電源保護電路包括電源正極接ロ、電源負極接ロ、接地線、陶瓷氣體放電管DSl和陶瓷氣體放電管DS2，所述電源正極接口和所述接地線通過所述陶瓷氣體放電管DSl相互連接；所述電源負極接口和所述接地線通過所述陶瓷氣體放電管DS2相互連接；
[0007]所述電源正極接ロ與所述電源負極接ロ之間依次串聯有耦合電感L1、自恢復保險絲F1、浪湧吸收元件D1、耦合電感L2和耦合電感L3 ；
[0008]所述電源保護電路還包括浪湧吸收元件Tl，所述浪湧吸收元件Tl的一端連接於所述耦合電感LI與所述自恢復保險絲Fl的連接節點，另一端連接於所述耦合電感L2與所述耦合電感L3的連接節點。[0009]進ー步的，還包括信號保護電路，所述信號保護電路包括信號正極接ロ、信號負極接ロ、接地線、陶瓷氣體放電管DS3和陶瓷氣體放電管DS4，所述信號正極接口和所述接地線通過所述陶瓷氣體放電管DS4相互連接，所述信號負極接口和所述接地線之間通過所述陶瓷氣體放電管DS3相互連接；
[0010]所述信號正極接ロ與所述信號負極接ロ之間依次串聯有自恢復保險絲F2、壓敏電阻R1、浪湧吸收元件T2、壓敏電阻R2和自恢復保險絲F3 ；
[0011]所述信號保護電路還包括浪湧吸收元件T3，所述浪湧吸收元件T3的一端連接於所述自恢復保險絲F2與所述壓敏電阻Rl的連接節點，另一端連接於所述壓敏電阻R2與所述自恢復保險絲F3的連接節點。
[0012]進ー步的，所述耦合電感L2與所述浪湧吸收元件Dl的連接節點和所述壓敏電阻Rl與所述浪湧吸收元件T2的連接節點相連接。
[0013]進ー步的，所述浪湧吸收元件T2和所述浪湧吸收元件T3均為半導體放電管。
[0014]進ー步的，所述浪湧吸收元件Dl為瞬態抑制ニ極管，所述浪湧吸收元件Tl為半導體放電管。
[0015]由上述對本實用新型的描述可知，和現有技術相比，本實用新型具有如下優點:
[0016]一、外置防雷器採用傳統的防雷ニ級保護，殘壓高；本實用新型中，陶瓷氣體放電管DS1、陶瓷氣體放電管DS2構成電源的第一級保護電路，陶瓷氣體放電管DS3和陶瓷氣體放電管DS4構成信號的第一級保護電路，主要用於將強浪湧洩掉；耦合電感L1、耦合電感L3、浪湧吸收元件Tl構成電源的第二級保護電路，自恢復保險絲F2、自恢復保險絲F3以及浪湧吸收元件T3構成信號的第二級保護電路，主要用於降低兩線間的殘壓；自恢復保險絲F1、耦合電感L2、浪湧吸收元件Dl構成電源的第三級保護電路，壓敏電阻R1、壓敏電阻R2以及浪湧吸收元件T2構成信號的第三級保護電路，主要用於將兩線間的電壓鉗位在安全範圍內。
[0017]由上述描述可知，本實用新型經過三級保護電路後，電壓鉗位在安全範圍內，分別對電源電路和信號電路進行保護，使設備不受損害。
[0018]ニ、本實用新型電路中採用自恢復保險絲代替保險絲電阻，保險絲電阻是一次性器件，過流後保險絲電阻會被損壞，需要更換器件才能再次起到保護作用；而使用自恢復保險絲時，當流過它的電流小於其保持電流時，它的阻值很小，當流過它的電流超過其觸發電流時，它的阻值急劇增大而不是熔斷，從而阻斷雷電流的繼續侵入或者電路的續流，溫度降低後自行恢復，起到持續保護的作用。由上述描述可知，本實用新型採用自恢復保險絲，避免雷擊後由於器件損壞未及時更換帶來的損失，節約成本。
[0019]三、本實用新型中所述耦合電感L2與所述浪湧吸收元件Dl的連接節點和所述壓敏電阻Rl與所述浪湧吸收元件T2的連接節點相連接，從而使電源電路和信號電路相連接，此連接方法方便使用過程中與設備的連接。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0023]參見圖1，一種防雷芯，包括電源保護電路，所述電源保護電路包括電源正極接ロDC+、電源負極接ロ DC-、接地線GND、陶瓷氣體放電管DSl和陶瓷氣體放電管DS2，所述電源正極接ロ DC+和所述接地線GND通過所述陶瓷氣體放電管DSl相互連接；所述電源負極接ロ DC-和所述接地線GND通過所述陶瓷氣體放電管DS2相互連接；
[0024]所述電源正極接ロ DC+與所述電源負極接ロ DC-之間依次串聯有耦合電感L1、自恢復保險絲F1、浪湧吸收元件D1、耦合電感L2和耦合電感L3 ；
[0025]所述電源保護電路還包括浪湧吸收元件Tl，所述浪湧吸收元件Tl的一端連接於所述耦合電感LI與所述自恢復保險絲Fl的連接節點，另一端連接於所述耦合電感L2與所述耦合電感L3的連接節點。
[0026]本實用新型還包括信號保護電路，所述信號保護電路包括信號正極接ロ V+、信號負極接ロ V-、接地線GND、陶瓷氣體放電管DS3和陶瓷氣體放電管DS4，所述信號正極接ロV+和所述接地線GND通過所述陶瓷氣體放電管DS4相互連接，所述信號負極接ロ V-和所述接地線GND之間通過所述陶瓷氣體放電管DS3相互連接；
[0027]所述信號正極接ロ V+與所述信號負極接ロ V-之間依次串聯有自恢復保險絲F2、壓敏電阻R1、浪湧吸收元件T2、壓敏電阻R2和自恢復保險絲F3 ；
[0028]所述信號保護電路還包括浪湧吸收元件T3，所述浪湧吸收元件T3的一端連接於所述自恢復保險絲F2與所述壓敏電阻Rl的連接節點，另一端連接於所述壓敏電阻R2與所述自恢復保險絲F3的連接節點。
[0029]所述耦合電感L2與所述浪湧吸收元件Dl的連接節點和所述壓敏電阻Rl與所述浪湧吸收元件T2的連接節點相連接。
[0030]防雷模塊的工作原理為將大部分的感應雷的電荷洩入大地，鉗位後端電壓，使後面元器件不受損害。其中，電源正極接ロ DC+和電源負極接ロ DC-分別用於接電源的正負極，信號正極接ロ V+和信號負極接ロ V-分別用於接信號的正負極。陶瓷氣體放電管DS1、陶瓷氣體放電管DS2構成電源的第一級保護電路，陶瓷氣體放電管DS3和陶瓷氣體放電管DS4構成信號的第一級保護電路，主要用於將強浪湧洩掉；耦合電感L1、耦合電感L3、浪湧吸收元件Tl構成電源的第二級保護電路，自恢復保險絲F2、自恢復保險絲F3以及浪湧吸收元件T3構成信號的第二級保護電路，主要用於降低兩線間的殘壓；自恢復保險絲F1、耦合電感L2、浪湧吸收元件Dl構成電源的第三級保護電路，壓敏電阻R1、壓敏電阻R2以及浪湧吸收元件T2構成信號的第三級保護電路，主要用於將兩線間的電壓鉗位在安全範圍內。
[0031]在本實施例中，浪湧吸收元件Tl、浪湧吸收元件T2和浪湧吸收元件T3均為半導體放電管；浪湧吸收元件Dl為瞬態抑制ニ極管。半導體放電管和瞬態抑制ニ極管可相互替換。
[0032]本實施例中，自恢復保險絲可用保險絲電阻替換，但保險絲電阻是一次性器件，過流後保險絲電阻會發生損壞，需要更換器件才能再次起到保護作用；自恢復保險絲是ー種正溫度係數熱敏電阻，在此保護電路中起到限流保護的作用，當流過它的電流小於其保持電流時，此時自恢復保險絲的溫度較低，它的阻值很小，當流過它的電流超過其觸發電流吋，自恢復保險絲溫度升高，它的阻值急劇增大而不是熔斷，從而阻斷雷電流的繼續侵入或者電路的續流，溫度降低後自行恢復，起到持續保護的作用。
[0033]本實施例選用兩種規格的自恢復保險絲，其中電源保護部分優選觸發電流是
1.85A的自恢復保險絲，信號保護部分優選觸發電流是0.3A的自恢復保險絲。
[0034]本實用新型電路簡單，佔用空間小，可以安裝在被保護設備內部，解決了現有防雷器佔用空間大的問題。其中，電源三級保護電路與信號三級保護電路可単獨使用，単獨使用電源三級保護電路時，只能對電源起到防雷保護作用，単獨使用信號三級保護電路時，則只能對信號起到防雷保護作用。
[0035]本實施例中，當感應雷從電源負極接ロ DC-和信號負極接ロ V-侵入，浪湧電流會在第一時間流入陶瓷氣體放電管DS2、陶瓷氣體放電管DS3、耦合電感L3和自恢復保險絲F2，因為陶瓷氣體放電管有一定的響應時間，在這段時間裡會有浪湧電流流過耦合電感L3和自恢復保險絲F2，若流過自恢復保險絲F2的浪湧電流超過其觸發電流0.3A時，它的阻值急劇増大，阻斷浪湧電流的繼續流入；陶瓷氣體放電管DS2和陶瓷氣體放電管DS3響應後呈低阻，大部分浪湧電流經陶瓷氣體放電管DS2和陶瓷氣體放電管DS3洩入接地端GND後洩入大地。
[0036]流過自恢復保險絲F2的浪湧電流降低到其觸發電流以下，自恢復保險絲F2恢復到初始狀態，電路導通。流過耦合電感L3和自恢復保險絲F2的浪湧電流會同時流到浪湧吸收元件Tl、耦合電感L2、壓敏電阻Rl和浪湧吸收元件T3，因為浪湧吸收元件Tl和浪湧吸收元件T3為半導體放電管，響應速度快，所以會在短時間內使電源正極接ロ DC+與電源負極接ロ DC-之間的殘壓以及信號正極接ロ V+與信號負極接ロ V-之間的殘壓降到很低。同一時間還是會有浪湧電流流過耦合電感L2和壓敏電阻R1，因為浪湧吸收元件Dl為瞬態抑制ニ極管，響應速度極快，且在正嚮導通狀態，浪湧吸收元件T2為半導體放電管，所以後端的殘壓會降到更低。感應雷從信號正極接ロ V+對接地端GND侵入同理。
[0037]當感應雷從電源正極接ロ DC+對地端GND侵入，浪湧電流會在第一時間流入陶瓷氣體放電管DSl和耦合電感LI，因為陶瓷氣體放電管有一定的響應時間，在這段時間裡會有浪湧電流流過耦合電感LI，陶瓷氣體放電管DSl響應後呈低阻，大部分浪湧電流經陶瓷氣體放電管DSl洩入接地端GND後洩入大地。
[0038]流過耦合電感LI的浪湧電流會同時流到浪湧吸收元件Tl和自恢復保險絲F1，因為浪湧吸收元件Tl為半導體放電管，響應速度快，所以會在短時間內使電源正極接ロ DC+與電源負極接ロ DC-之間的殘壓降到很低。同一時間還是會有浪湧電流流過自恢復保險絲Fl和浪湧吸收元件Dl，若流過自恢復保險絲Fl的浪湧電流超過其觸發電流1.85A時，它的阻值急劇増大，阻斷浪湧電流的繼續流入，當浪湧電流低於其觸發電流後，電路導通，此時因為浪湧吸收元件Dl為瞬態抑制ニ極管，響應速度極快，且在正嚮導通狀態，所以後端的殘壓會降到更低。[0039]當感應雷從接地端GND侵入，因為電流是選擇阻抗最低的路徑，所以大部分電荷會經過陶瓷氣體放電管DS2和陶瓷氣體放電管DS3流到電源負極接ロ DC-和信號負極接ロV-後洩入大地，但因為線纜和大地有阻抗，所以會有電荷反竄入到ニ級保護電路和三級保護電路中去，ニ級保護電路和三級保護電路採用快速響應元器件，從而將電壓鉗位到最低，使需要保護的設備電路不受損傷。感應雷從電源正極接ロ DC+對電源負極接ロ DC-或信號正極接ロ V+對信號負極接ロ V-竄入原理與上述原理相同，不再贅述。
[0040]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種防雷芯，其特徵在於:包括電源保護電路，所述電源保護電路包括電源正極接ロ、電源負極接ロ、接地線、陶瓷氣體放電管DSl和陶瓷氣體放電管DS2，所述電源正極接ロ和所述接地線通過所述陶瓷氣體放電管DSl相互連接；所述電源負極接口和所述接地線通過所述陶瓷氣體放電管DS2相互連接； 所述電源正極接ロ與所述電源負極接ロ之間依次串聯有耦合電感L1、自恢復保險絲Fl、浪湧吸收元件Dl、耦合電感L2和耦合電感L3 ； 所述電源保護電路還包括浪湧吸收元件Tl，所述浪湧吸收元件Tl的一端連接於所述耦合電感LI與所述自恢復保險絲Fl的連接節點，另一端連接於所述耦合電感L2與所述耦合電感L3的連接節點。
2.如權利要求1所述的ー種防雷芯，其特徵在於:還包括信號保護電路，所述信號保護電路包括信號正極接ロ、信號負極接ロ、接地線、陶瓷氣體放電管DS3和陶瓷氣體放電管DS4，所述信號正極接口和所述接地線通過所述陶瓷氣體放電管DS4相互連接，所述信號負極接口和所述接地線之間通過所述陶瓷氣體放電管DS3相互連接； 所述信號正極接ロ與所述信號負極接ロ之間依次串聯有自恢復保險絲F2、壓敏電阻R1、浪湧吸收元件T2、壓敏電阻R2和自恢復保險絲F3 ； 所述信號保護電路還包括浪湧吸收元件T3，所述浪湧吸收元件T3的一端連接於所述自恢復保險絲F2與所述壓敏電阻Rl的連接節點，另一端連接於所述壓敏電阻R2與所述自恢復保險絲F3的連接節點。
3.如權利要求2所述的ー種防雷芯，其特徵在於:所述耦合電感L2與所述浪湧吸收元件Dl的連接節點和所述壓敏電阻Rl與所述浪湧吸收元件T2的連接節點相連接。
4.如權利要求2所述的ー種防雷芯，其特徵在於:所述浪湧吸收元件T2和所述浪湧吸收元件T3均為半導體放電管。
5.如權利要求1-4中任一項所述的一種防雷芯，其特徵在於:所述浪湧吸收元件Dl為瞬態抑制ニ極管，所述浪湧吸收元件Tl為半導體放電管。
【文檔編號】H02H9/06GK203434616SQ201320516365
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】紀孟海 申請人:廈門冠科科技有限公司