[發明專利]一種橋式結構的浪涌保護電路

有效

• 申請號: 201410586209.0
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104348146A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 秦云;樊曦;趙德安
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02H9/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種浪涌保護電路，主要用于各種大功率電子設備電源端口的防浪涌保護。

背景技術

浪涌是造成用電設備損壞的常見原因，特別是采用架空電纜供電的電子設備，例如戶外列車上的電子設備，浪涌經由電源線破壞連接于機車供電母線上的列車電子設備，為此，浪涌保護一直是車載電子設備設計的重點。浪涌是發生在微秒級時間內的一種劇烈脈沖，嚴重超出正常工作電壓。引起浪涌的因素包括雷擊、電網瞬態過程等。雷擊是引起浪涌的常見原因，它引起單相脈沖電涌，能量巨大，對用電設備尤其是戶外架空電纜供電的設備具有嚴重的破壞作用。在雷擊放電時，以雷擊為中心1.5~2kM范圍內，都可能產生危險的過電壓，包括感應雷擊電涌過電壓、直接雷擊電涌過電壓、雷擊傳導電涌過電壓、振蕩電涌過電壓等等。直接雷擊是最嚴重的事件，發生雷擊時架空輸電線電壓將上升到幾十萬伏特，電流可在電力線上傳輸一公里或更遠，在雷擊點附近的峰值電流可達100kA以上，在用電器處低壓線路的每相電流可達到5kA到10kA。間接雷擊和電力系統浪涌能量較小，但發生概率高，大部分用電設備損壞與其有關。常見電力系統浪涌發生的原因是在電力系統內部狀態變化，如電力大負荷的投入和切除、感性負荷的投入和切除、功率因素補償電容器的投入和切除、短路故障等，引起的電力內部電磁能量轉換或傳輸過渡過程，將在電力系統內出現過電壓。

浪涌對敏感電子電器設備的影響包括：造成用電設備內部器件電源端、信號輸入輸出端瞬間出現過高的電壓，破壞元器件金屬化表層，甚至擊穿半導體器件；瞬間電壓可能鎖死晶閘管、雙向可控硅或CMOS器件等元件失控，造成器件工作于非正常狀態，使器件通過過大電流而燒毀；過電壓會破壞印刷電路板印刷線路或接觸點；瞬間的電壓波動會對設備造成干擾，使通信傳輸數據的錯誤，數據處理程序出錯，數據文件部分破壞；頻繁的過電壓會造成器件老化加速，大大縮短設備壽命。

當前，為保護設備免受通過電源線進入的靜電、雷擊、開關等高電壓浪涌的影響，廣泛采用的保護電路有：開關型、限壓型、分流型或扼流型等等。其基本技術原理包括兩個方面：

1.利用壓敏電阻（VDR）、瞬變抑制二極管（TVS）、氣體放電管等限壓型器件限制線路電壓。這些器件并聯在設備輸入線路兩端，在線路電壓處于正常范圍內時呈現很大的阻抗，當浪涌電壓進入設備時，線路電壓超過容限，器件阻抗快速下降，吸收浪涌電流，以保證線路電壓不至于過高。但對于這幾種器件在應對高壓浪涌時，均有它們的局限性：壓敏電阻動作時能吸收較大能量，但響應速度慢，不能很快地抑制電壓突變；瞬變抑制二極管響應速度快，但其吸收瞬時功率有限，在大電流通過的情況下極易過流燒毀；氣體放電管放電過程不可靠。

2.利用電感等限流型器件限制浪涌電流。這些器件串聯在設備輸入線路中，正常情況下，線路頻率較低，器件呈現很小的阻抗，而對于浪涌進入設備時攜帶的大量高頻成分則呈現較高的阻抗，以此阻擋浪涌電流進入設備。其存在的缺陷是：正常工作狀態下，保護器件的阻抗必須非常大，尤其對于大功率用電設備的電源進線，為此，電感需采用較粗的繞線線徑，那么大電感值就造成電感體積很大，使用不方便。

發明內容

本發明針對當前使用的浪涌保護電路所存在的問題，提出一種體積小、響應速度快、抑制浪涌效果好的橋式結構的浪涌保護電路。

本發明采用的技術方案是：本發明由兩個限流型器件和兩個限壓型器件組成電橋，第一限流型器件和第一限壓型器件串接，第二限壓型器件和第二限流型器件串接，第一限流型器件和第二限壓型器件并接在a點，第一限壓型器件和第二限流型器件并接在d點，?a、d兩點接至電源輸入；電橋中間橋路的b、c兩點引出電源輸出。

進一步地，兩個限流型器件采用電感，兩個限壓型器件均以電容與壓敏電阻并聯組成，壓敏電阻以一電阻和一TVS二極管串聯組成。

?本發明采用上述技術方案后具有的有益效果是：

1、本發明綜合了限壓型器件和限流型器件構成電橋結構，相鄰橋臂分別采用不同交直流阻抗特性的器件，利用器件在低頻的正常工作狀態下和出現浪涌脈沖的瞬態下不同的阻抗響應抵消浪涌影響，正常工作狀態下阻抗很大，當出現浪涌脈沖時阻抗下降。

2、本發明中各器件以電容、電感等無源器件為主，可保證足夠高的響應速度。

3、通過對各橋臂器件參數的匹配設計即可將浪涌的影響降至最低，還可大大降低各電容、電感等器件的體積，使用很方便。

附圖說明

圖1為本發明一種橋式結構的浪涌保護電路的結構圖；

圖2為實施例中的浪涌保護電路的結構圖；