一种低残压电源防雷保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种低残压电源防雷保护装置，包括：初级差模保护单元、次级差模保护单元和触发单元；其中：初级差模保护单元通过触发单元与次级差模保护单元电连接，初级差模保护单元实现浪涌电流泄放、输入过电压触发保护和浪涌功率消耗；次级差模保护单元对残余的浪涌电流进行泄放并消耗残余功率；触发单元对初级差模保护单元和次级差模保护单元所需的触发电压进行放大，加速并实现两级保护单元的触发启动。本实用新型专利技术可以直接与设备的交流或直流电源模块、或电源接口、甚至是设备电源线等组合在一起，构成具备防雷击、防浪涌功能的电源输入系统。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Low residual voltage power supply lightning protection device

The utility model discloses a low residual voltage power supply lightning protection device, including: primary and secondary differential protection unit differential protection unit and trigger unit; wherein the primary differential protection unit by triggering unit and secondary differential protection unit is electrically connected to the primary differential protection unit to realize surge current discharge, input the trigger overvoltage protection and surge power consumption; secondary differential protection unit to discharge the residual surge current and residual power consumption; trigger voltage for amplifying unit is required for the primary and secondary differential protection unit differential protection unit, accelerate and triggered the launch of two protection unit. The utility model can be directly combined with an AC or DC power supply module, a power supply interface, or even a power supply line of the device, and the utility model is composed of a power supply input system which has the functions of lightning protection and surge protection.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉电子及电器设备
，更具体地说，涉及一种低残压电源防雷保护装置。
技术介绍
防雷击、防浪涌是目前电子电器设备安全应用领域的一个重点技术方向。特别是对于电子电器设备本身的电源系统的防雷击和防浪涌要求，在相关设备领域已经建立了相关的国际和国家标准。如何满足这些标准，成为了这些设备领域内的设计、生产、装配、应用的重要课题。雷击和浪涌的主要表现就是在极短的时间内，在传输导体上出现一个快速变化的高电压、大电流能量冲击，其瞬时功率可以达到数百到数千千瓦，甚至数十兆瓦的水平。当这些能量冲击直接作用于电子电器设备内的元件上的时候，相关元件无法承受这样大的能量冲击而出项损毁，从而导致设备损坏，甚至出现连锁事故，例如击穿设备绝缘保护，出现漏电人身伤害事故等。雷击和浪涌的表现方法又有共模冲击和差模冲击两种模式。所谓差模冲击，是指在传输导体回路上产生的冲击，其典型表现就是在电力输入和火线和零线之间产生的高电压、大电流冲击；而共模冲击则是在传输导体回路和某个公共基准参考点之间的冲击，例如在火零线和公共保护地之间产生的高电压、大电流冲击。差模冲击主要对设备输入级产生严重威胁，而共模冲击则可能击穿设备绝缘保护，导致设备内部漏电或外壳漏电。为此，人们研究了很多雷击和浪涌防护方案来避免其危害，目前最为常见的电源输入防雷单元是采用压敏电阻和气体放电管组成的防护单元，对共模雷击和差模雷击进行防护。图1所示即为最常见的电路方案。在图1所示方案中，压敏电阻M0V1、M0V2和气体放电管GDT构成共模防护单元，压敏电阻M0V3则承担差模防护功能。该方案的优点是电路简单，易于实现，成本低。但该方案同时也存在相当明显的缺点:M0V3直接并联在火线和零线之间，在正常交流输入下会产生漏电流，导致器件发热，加速其老化失效，甚至引起短路事故；为了尽可能压低其正常输入下的漏电流，就不得不提高其耐压参数，这样一来，当雷击和浪涌冲击来临的时候，其两端电压就会被抬到比较高的程度，也就是说会留下比较高的“残压”。一般来说，目前最常见方案的这个残压在1000V以上，有些甚至可以达到1500V以上，对于后级设备的威胁依然很大。针对上述缺点，人们又提出了如图2所示的改进方案:在图2所示改进方案中，M0V3支路串进了一个气体放电管GDT2，火线上串进了一个电感LI，输出端并联了一个瞬态抑制二极管(TVS)、或半导体放电管(TSS)、或玻璃放电管。其改进原理如下:正常工作时，⑶T2处于开路状态，使得M0V3与火/零线回路分断，这就解决了压敏电阻的漏电和老化问题；但由于⑶T2的串入，更加抬高了 M0V3/⑶T2支路的保护启动电压，因此，后级采用TVS等单元作为钳位控制，进一步泄放电流，避免后级设备面临高残压危险；电感LI则主要用来隔离冲击期间M0V3支路和TVS支路的压差，同时限制其输出电流增长率。图2所示方案原理上与图1方案相比有明显改善，但实际应用却比较少，主要是由于以下原因:其一，GDT2的串入，抬高了前级保护的启动电压，延缓了冲击时的启动时刻，导致更多的能量冲入后级。这是由于为了保证⑶T在正常输入电压下不被击穿，其击穿电压必须选得比较高，而且气体放电管的一个特性是电压变化越快，所需要的击穿电压就越高，瞬态冲击击穿电压要远远高于其直流击穿电压，针对雷击浪涌冲击保护功能所要求的击穿电压，一般都会达到1000V以上，对于保护启动时刻的延迟比较严重；另外就是⑶T本身的动作时间也比较长，二者的综合作用使得保护效果受到很大影响；其二，TVS本身的电流容量比较小，功率容量也偏小，在钳位电压比较高的时候，能量消耗能力不足是个很大的缺陷。如果采用TSS作为后级保护，可以实现比较低的导通钳位电压，能量消耗能力不足的缺陷得到缓解，但又存在冲击过后的续流问题，而且有可能导致后级设备缺失半个交流周波，引发其它异常；其三，为了适应后级保护单元的功率容量限制，不得不将绝大部分冲击能量限制在前级消耗或泄放，因此就不得不将LI的电感值做到比较大，工艺和成本上存在困难不说，还可能引发比较大的阻抗特性变化，对后级设备产生影响，引入其它方面的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种低残压电源防雷保护装置，以实现可以直接与设备的交流或直流电源模块、或电源接口、甚至是设备电源线等组合在一起，构成具备防雷击、防浪涌功能的电源输入系统。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为:一种低残压电源防雷保护装置，包括:初级差模保护单元、次级差模保护单元和触发单元；其中:所述初级差模保护单元通过所述触发单元与所述次级差模保护单元电连接，所述初级差模保护单元实现浪涌电流泄放、输入过电压触发保护和浪涌功率消耗；所述次级差模保护单元对残余的浪涌电流进行泄放并消耗残余功率；所述触发单元对所述初级差模保护单元和所述次级差模保护单元启动所需的触发电压进行放大，加速并实现所述输入触发模块和输出过压触发模块的触发启动。优选地，所述装置还包括共模冲击保护单元，所述共模冲击保护单元与所述初级差模保护单元电连接，提供共模冲击保护。优选地，所述共模冲击保护单元包括:第一功率耗散模块、第二功率耗散模块和共模触发模块；其中:所述第一功率耗散模块和所述第二功率耗散模块串联后连接在电源两端；所述共模触发模块一端与所述第一功率耗散模块和所述第二功率耗散模块串联的中点连接，另一端与地连接。优选地，所述第一功率耗散模块和所述第二功率耗散模块由压敏电阻或瞬态抑制二极管构成。优选地，所述共模触发模块由气体放电管、固体放电管、玻璃放电管或空气放电间隙构成。优选地，所述初级差模保护单元包括:第三功率耗散模块和输入触发模块；其中:所述第三功率耗散模块和所述输入触发模块串联后连接在电源输入两端；所述输入触发模块实现浪涌电流泄放和输入过电压触发保护；所述第三功率耗散模块实现初级浪涌电压钳制和浪涌功率消耗。优选地，所述第三功率耗散模块由压敏电阻或瞬态抑制二极管构成。优选地，所述输入触发模块由气体放电管、固体放电管、玻璃放电管或空气放电间隙构成。优选地，所述次级差模保护单元包括:第四功率耗散模块和输出过压触发模块；其中:所述第四功率耗散模块和所述输出过压触发模块串联后连接在电源输出两端；所述输出过压触发模块还与所述输入触发模块电连接；所述输出过压触发模块实现当输出电压超过触发门限时触发次级保护、或者根据所述触发单元输出信号以及输入触发模块的状态触发启动次级保护。优选地，所述第四功率耗散模块由电阻、压敏电阻、瞬态抑制二极管或稳压二极管构成。优选地,所述输出过压触发模块由固体放电管、气体放电管或双向可控娃放电兀件构成。优选地，所述触发单元包括:隔离触发变压器和限流模块；其中:所述隔离触发变压器的原边分别与所述第三功率耗散模块的输入端和第四功率耗散模块的输入端连接，次边分别与所述第三功率耗散模块的输入端和限流模块连接；所述限流模块分别与所述输入触发模块和所述输出过压触发模块连接；所述隔离触发变压器对所述初级差模保护单元和次级差模保护单元启动所需的触发电压进行放大，加速并实现所述初级差模保护单元和次级差模保护单元的触发启动过程，且根据所述隔离触发变压器原边线圈的电感效应对输出电流的增长率进行限制；所述限流模块在所述输入触发模块和所述输出过压触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低残压电源防雷保护装置，其特征在于，包括：初级差模保护单元、次级差模保护单元和触发单元；其中：所述初级差模保护单元通过所述触发单元与所述次级差模保护单元电连接，所述初级差模保护单元实现浪涌电流泄放、输入过电压触发保护和浪涌功率消耗；所述次级差模保护单元对残余的浪涌电流进行泄放并消耗残余功率；所述触发单元对所述初级差模保护单元和所述次级差模保护单元启动所需的触发电压进行放大，加速并实现两级保护单元的触发启动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大鹏，
申请(专利权)人：徐大鹏，
类型：实用新型
国别省市：