CN116581723A - 一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路 - Google Patents

一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路 Download PDF

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CN116581723A CN202310552857.3A CN202310552857A CN116581723A CN 116581723 A CN116581723 A CN 116581723A CN 202310552857 A CN202310552857 A CN 202310552857A CN 116581723 A CN116581723 A CN 116581723A
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Abstract

本发明公开了一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），包括：三相四线制交流电压***的相线（L）和中性线（N）的输入端以及交流电压***的受保护相线（L'）和受保护中性线（N'）的输出端；用于保护接地（PE）的至少一个端口；第一线圈（L1），其作为滤波器元件被布置在相线（L）的输入端和受保护相线的输出端之间；第二线圈（L2），其作为滤波器元件被布置在中性线（N）的输入端和受保护中性线的输出端之间；第一三极气体放电保护器（GDT1），其利用其外侧两端电极与第一线圈（L1）并联连接；第二三极气体放电保护器（GDT2），其利用其外侧两端电极与第二线圈（L2）并联连接。所述干扰抑制滤波器电路具有信号输出电路。

Description

一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路
技术领域
本发明涉及一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路。
背景技术
随着数字化程度的提高，许多领域对保护设备的需求也越来越大，因为数字设备对过电压特别敏感。因此，越来越多的过电压保护设备被使用。
然而，数字设备对高频信号分量越来越敏感，这些信号分量可以通过电网被引入。这些高频信号分量中的一些是被耦合到电网中的，例如为了数据传输的目的，一些这样的高频信号分量被有源辐射器耦合到电网中，并且这些高频信号分量中的一些是由时钟开关电源产生的。
因此，为了减少负面影响，使用过滤装置成为越来越多地使用组合解决方案。
通常，在滤波器和过压保护电路的组合解决方案的情况下，需要将过压保护元件放置在滤波电感之前（设备输入）和之后（设备输出）。
如果不这样做，在发生过压事件时，电感两端的电压降将高得无法接受（假设输出端有过压保护元件），或者由电感和电容组成的滤波电路可能被激发（LC谐振电路），因此尽管输入端有电压限制，但输出端会出现电压升高。
从申请人的产品组合中已知两种产品。例如，已知产品SFP 1-20-230AC，电感前后均采用三个压敏电阻作为过压保护元件。
对于该产品，IEC 61643-11标准2011-03-09版要求提供断开连接和相关状态监控。由于这里要监测六个压敏电阻，所以一共使用了四个温度保险丝。这些温度保险丝通过光耦合器互连，以确保保险丝的触发也会导致LED熄灭。
申请人的另一产品CBT-4SFP-10为了避免元器件数量多和信号走线复杂，采用了另一种方式，将气体放电管与线圈并联。
然而，这样做的结果是，在正常运行期间，压敏电阻上不再有任何电压，并且无法发出相关温度保险丝的跳闸信号。为了解决这个问题，在信号电路中安装了额外的温度保险丝。然而，该解决方案也带来了挑战，因为现在必须提供信号电路中保险丝的协调跳闸，以便相应地向主电路中的跳闸保险丝发出信号。相反，以这样一种方式设计保险丝，即使主电路仍能正常工作，它们也不会错误跳闸，这也是一个挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单且廉价的解决方案，是一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路，该解决方案一方面能够实现可靠的信号发送，同时减少昂贵/易出故障的组件的数量。
为了实现上述目的，本发明技术方案是：
一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），包括：三相四线制交流电压***输入的相线（L）和中性线（N），以及输出的受保护相线（L'）和受保护中性线（N'），所述交流电压***还具有保护接地（PE），其特征在于：
第一线圈（L1）作为滤波器元件被布置在输入的所述相线（L）与输出的所述受保护相线之间，
第二线圈（L2）作为滤波器元件被布置在所述中性线（N）与所述受保护中性线之间，
第一三极气体放电保护器（GDT1）的两端电极与所述第一线圈（L1）并联连接，
第二三极气体放电保护器（GDT2）的两端电极与所述第二线圈（L2）并联连接，
至少有三个压敏电阻（Z1，Z2，Z3），其中：第一压敏电阻（Z1）一端与所述第一三极气体放电保护器（GDT1）的中端电极连接，第二压敏电阻（Z2）一端与所述第二三极气体放电保护器（GDT2）的中端电极连接，第一和第二敏电阻另一端经第三压敏电阻（Z3）与所述保护接地连接，
所述第一三极气体放电保护器（GDT1）与受保护相线连接的电极和第一三极气体放电保护器中端电极之间连接有第一电容器（C1），
所述第二三极气体放电保护器（GDT2）与受保护中性线连接的电极和第二三极气体放电保护器中端电极之间连接有第二电容器（C2）。
以及：
一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），包括：
三相四线制交流电压***的相线（L）和中性线（N）的输入端；
三相四线制交流电压***的受保护相线（L'）和受保护中性线（N'）的输出端；以及保护接地（PE）；其特征在于，所述电路还具有：
至少一个第一线圈（L1），所述第一线圈作为滤波器元件被布置在所述相线（L）的所述输入端和所述受保护相线输出端之间，
至少一个第二线圈（L2），所述第二线圈作为滤波器元件被布置在所述中性线（N）的所述输入端和所述受保护中性线输出端之间，
至少一个第一三极气体放电保护器（GDT1），第一三极气体放电保护器两端电极与所述第一线圈（L1）并联连接，
至少一个第二三极气体放电保护器（GDT2），第二三极气体放电保护器两端电极与所述第二线圈（L2）并联连接，
至少有三个压敏电阻（Z1，Z2，Z3），其中：第一压敏电阻（Z1）一端与所述第一三极气体放电保护器（GDT1）的中端电极连接，第二压敏电阻（Z2）一端与所述第二三极气体放电保护器（GDT2）的中端电极连接，第一压敏电阻（Z1）一端与所述第二三极气体放电保护器（GDT2）的中端电极之间连接第三压敏电阻（Z3），第一压敏电阻和第二压敏电阻另一端与所述保护接地连接；
所述第一三极气体放电保护器（GDT1）与受保护相线连接的电极和第一三极气体放电保护器中端电极之间连接有第一电容器（C1）；
所述第二三极气体放电保护器（GDT2）与受保护中性线连接的电极和第二三极气体放电保护器中端电极之间连接有第二电容器（C2）。
本发明同时具有多项优选方案，下面根据优选实施例并参考附图对本发明进行更详细的解释。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路的第一方面；
图2示意性地示出了本发明的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路的第二方面；
图3示意性地示出了本发明的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路的第三方面；
图4示出了根据本发明的另一方面的线圈a和b的两不同的设计方案；
参考标号列表：
1 具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路；
IN 输入端；
OUT 输出端；
L 相线；
N 中性线；
OUT 输出端；
L' 受保护相线；
N' 受保护中性线；
PE 保护接地；
L1，L2 线圈；
GDT1，GDT2 三极气体放电保护器；
Z1，Z2，Z3 压敏电阻；
C1，C2，C3 电容器；
TS1，TS2，TS3 可热激活分离点；
AG1，AG2 电压抽头；
LED 信号指示器；
FM 远程信号发送接口；
BGL 桥式整流器；
COM 公共电极；
NC 空闲连接POL；
NO 空闲未连接POL。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地说明本发明。
应当注意，不同的方面被描述，这些方面可以单独地或组合地使用。也就是说，每个方面都可以与本发明的不同实施例一起使用，除非明确表示为纯粹的替代方案。
此外，为简单起见，下文通常仅提及一个实体。然而，除非明确指出，否则本发明也可以具有多个相关实体。在这方面，词语“一”、“一个”的使用仅应被理解为在简单实施例中使用至少一个实体的指示。
就下文描述的方法而言，方法的各个步骤可以以任何顺序排列和/或组合，除非在上下文中明确说明不同的内容。此外，除非另有明确说明，否则这些方法可以相互组合。
带有数值的说明通常不应理解为精确值，但也包括+/- 1%到+/- 10%的公差。
对标准或规范或规范的引用应理解为对在申请时适用和/或-在要求优先权的范围内-也在申请优先权时适用的标准或规范或规范的引用。但是，这不应理解为对后续或取代标准或规范或规范的适用性的普遍排除。
在图1中可以看到根据本发明的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1的第一实施例。
一种具有过压保护的干扰抑制滤波器电路1，具有：三相四线交流电压***的相线L和中性线N的输入端IN以及三相四线交流电压***的受保护相线L'和受保护中性线N'的输出端OUT。
此外，所述具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有至少一个保护接地PE的端口。
所述具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有至少一个第一线圈L1，其作为滤波器元件被布置在相线L的输入端和受保护相线L'的输出端之间。所述具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有至少一个第二线圈L2，其作为滤波器元件被布置在中性线N的输入端和受保护中性线N'的输出端之间，
此外，所述具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有至少一个第一三极气体放电保护器GDT1，其外侧两端电极与第一线圈L1并联连接布置，以及具有至少一个第二三极气体放电保护器GDT2，其外侧两端电极与第二线圈L2并联连接布置。
此外，所述具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有至少三个压敏电阻Z1，Z2，Z3，其中，第一压敏电阻Z1一端与第一三极气体放电保护器GDT1未与线圈连接的中端电极连接，其中，第二压敏电阻Z2一端与第二三极气体放电保护器GDT2未与线圈连接的中端电极连接，所述第一和第二敏电阻另一端经第三压敏电阻Z3与保护接地连接。
为了向运行指示器提供电能，在所述具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1中，所述第一三极气体放电保护器GDT1与第一压敏电阻Z1一端连接的中端电极和第一三极气体放电保护器与受保护相线连接一端电极之间连接有第一电容器C1，并且，所述第二三极气体放电保护器（GDT2）与第二压敏电阻Z2一端连接的中端电极和第二三极气体放电保护器与受保护中性线连接一端电极之间连接有第二电容器C2。
可选地，在一个设计方案中提出，如图1所示，所述具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1中，在第一压敏电阻Z1和第一三极气体放电保护器GDT1中端电极之间提供有第一可热激活分离点TS1，以及在第二压敏电阻Z2和第二三极气体放电保护器GDT2中端电极之间提供有第二可热激活分离点TS2。
因此，在第一可热激活分离点TS1和第一压敏电阻Z1之间可以提供有第一电压抽头AG1，并且在第二可热激活分离点TS2和第二压敏电阻Z2之间提供有第二电压抽头AG2，第一电压接头AG1和第二电压接头AG2用于运行指示器LED和/或运行状态的远程信号发送接口FM。
在相对于图1的根据图2的本发明的可选设计方案中提供第二种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1，其提供有三相四线制交流电压***的相线L和中性线N的输入端IN，以及三相四线制交流电压***的受保护相线L'和受保护中性线N'的输出端OUT。
所述第二种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有保护接地PE的至少一个端口。
所述第二种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有至少一个第一线圈L1，所述第一线圈作为滤波器元件被布置在相线L的输入端和受保护相线L'的输出端之间，以及至少一个第二线圈L2，所述第二线圈作为滤波器元件被布置在中性线N的输入端和受保护中性线N'的输出端之间。
此外，所述第二种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有至少一个第一三极气体放电保护器GDT1，其外侧两端电极与第一线圈L1并联连接布置，以及至少一个第二三极气体放电保护器GDT2，其外侧两端电极与第二线圈L2并联连接布置。
此外，所述第二种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1还具有至少三个压敏电阻Z1，Z2，Z3，其中，第一压敏电阻Z1一端与第一三极气体放电保护器GDT1未与线圈连接的中端电极连接，第二压敏电阻Z2一端与第二三极气体放电保护器GDT2未与线圈连接的中端电极连接，第三压敏电阻Z3一端同样与第二三极气体放电保护器GDT2未与线圈连接的中端电极连接，第一压敏电阻和第二压敏电阻另一端与所述保护接地连接，第三压敏电阻Z3另一端连接第一压敏电阻Z1一端，也可以说是与第一三极气体放电保护器GDT1的未与线圈连接的中端电极连接。
为了向运行指示器提供电能，在所述第二种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1中，所述第一三极气体放电保护器（GDT1）与受保护相线连接的电极和第一三极气体放电保护器（GDT1）中端电极之间连接有第一电容器C1，并且，所述第二三极气体放电保护器（GDT2）与受保护中性线连接的电极和中端电极之间连接有第二电容器C2。
可选地，在这个设计方案中提出，如图2所示，所述第二种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路1中，在第一压敏电阻Z1和第一三极气体放电保护器GDT1中端电极之间提供有第一可热激活分离点TS1，在第二压敏电阻Z2和第二三极气体放电保护器GDT2中端电极之间提供有第二可热激活分离点TS2，以及第三压敏电阻Z3直接与第二三极气体放电保护器GDT2中端电极连接，其中，在第三压敏电阻Z3另一端与所述第一三极气体放电保护器（GDT2）中端电极连接之间提供有第三可热激活分离点TS3，也就是，在第三可热激活分离点TS3的远离第三压敏电阻Z3另一端的一侧上提供有到第一可热激活分离点TS1和第一压敏电阻Z1之间的电压抽头的电连接；其中，在第二可热激活分离点TS2和第二压敏电阻Z2之间提供有第一电压抽头AG1，并且，在第三可热激活分离点TS3和第三压敏电阻Z3之间提供第二电压抽头AG2，其中，第一电压抽头AG1和第二电压抽头AG2用于运行指示器和/或运行状态的远程信号发送接口。
在第二种设计方案中，由于所示的互连，在运行期间用于信号电路的电压供应以及在故障情况下信号电路的电压供应可以用极少的部件来提供。
在根据图1和2的上述的设计方案中，电容器C1或C2分别与三极气体放电保护器GDT1或GDT2的外侧一端电极和中间端电极并联连接。
所使用的压敏电阻Z1，Z2，Z3不仅可以如图2所示的三角（DELTA）电路形式布置，也可以如图1所示的Y电路形式布置。
根据图2的设计方案的优点在于，尤其在较低的***电压时能够实现更好的保护水平。
根据图1的设计方案的有点在于，仅需监控三个压敏电阻Z1，Z2，Z3中的两个。
该监控不仅可以通过压敏电阻上的温度分离点实现，也可以通过作为与待监控的压敏电阻（和/或另外的组件）热敏联通的附加组件的（热）保险丝实现。
监控装置可以彼此独立地布置，使得监控装置的触发断开具有本地信号指示器LED的信号电路。
在所有设计方案中还可以提出，可热激活分离点TS1，TS2，TS3分别至少是一个热敏开关。
热敏开关例如可以通过焊点来提供，当加热时，该焊点熔化并露出弹簧触点。转换过程是不可逆的。
同样，在所有设计方案中也可以提出，可热激活分离点TS1，TS2，TS3分别至少是一个热熔断器F1，F2。
显然，可以是一个接一个地布置多个可热激活分离点，例如检测热敏电阻（或另一组件）的不同位置处不允许的加热，或监测不同组件（例如在电流支路内）。同样，可热激活分离点TS1，TS2，TS3的不同设计方案也可以提供不同的响应行为。同样，提供多个可热激活分离点TS1，TS2，TS3可以提供冗余。
同样地，在所有设计方案也可以提出，在可热激活分离点TS1，TS2，TS3中的一个被断开的情况中激活信号电路。
示例性的信号电路在图3中示出。例如，在正常运行中它从电压抽头接收交流电压（通过电容器C1，C2），该电压可以在整流器中进行整流-显示为桥式整流器-并通过（电解）电容器C3平滑。
特别地，在根据本发明的所有设计方案中，信号电路可以具有本地信号指示器LED，本地信号指示器在热激活的情况中会导致本地信号指示器在视觉上可察觉的变化，例如导致运行指示器的熄灭。
然而，显然也可以提供其他信号发送器，例如声学信号发送器。
特别地，在根据本发明的所有设计方案中，还可以提供远程信号发送接口FM，借助于该远程信号发送接口FM可以调用功能状态。如图3所示，其可以集成到信号电路中。例如，三通开关可以作为无电势开关通过继电器控制，从而例如可以检测电势变化。为此，三通开关一方面具有公共电极COM，另一方面具有空闲连接（NC常连）极和空闲未连接（NO常开）极。
当然，在不限制通用性的情况下，也可以存在其他组件，例如串联电阻器等。
在本发明的所有设计方案中，信号电路可以具有本地信号指示器LED和远程信号发送接口FM，它们在热激活的情况下被共同驱控。
在本发明的所有实施例中，第一线圈L1和第二线圈L2都可以设计为电流补偿扼流圈（图4的a和b）。
同样地，在本发明的所有实施例中，第一线圈L1和第二线圈L2被设计为双线线圈（图4的a和b）。
在本发明的实施例中，可以为被保护的相线L'提供两个或更多个彼此电连接的端口。
在本发明的实施例中，可以为受保护中性线N'提供两个或多个彼此电连接的端口。
在本发明的实施例中，可以为保护导体提供两个或更多个相互电连接的端口。
至于上面列出了电容器和电阻器的组合，通常被理解为电容和电阻的串联连接。

Claims (12)

1.一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），包括：三相四线制交流电压***输入的相线（L）和中性线（N），以及输出的受保护相线（L'）和受保护中性线（N'），所述交流电压***还具有保护接地（PE），其特征在于：
第一线圈（L1）作为滤波器元件被布置在输入的所述相线（L）与输出的所述受保护相线之间，
第二线圈（L2）作为滤波器元件被布置在所述中性线（N）与所述受保护中性线之间，
第一三极气体放电保护器（GDT1）的两端电极与所述第一线圈（L1）并联连接，
第二三极气体放电保护器（GDT2）的两端电极与所述第二线圈（L2）并联连接，
至少有三个压敏电阻（Z1，Z2，Z3），其中：第一压敏电阻（Z1）一端与所述第一三极气体放电保护器（GDT1）的中端电极连接，第二压敏电阻（Z2）一端与所述第二三极气体放电保护器（GDT2）的中端电极连接，第一和第二敏电阻另一端经第三压敏电阻（Z3）与所述保护接地连接，
所述第一三极气体放电保护器（GDT1）与受保护相线连接的电极和第一三极气体放电保护器中端电极之间连接有第一电容器（C1），
所述第二三极气体放电保护器（GDT2）与受保护中性线连接的电极和第二三极气体放电保护器中端电极之间连接有第二电容器（C2）。
2.根据权利要求1所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，
在所述第一压敏电阻（Z1）和所述第一三极气体放电保护器（GDT1）中端电极之间提供有第一可热激活分离点（TS1），以及
在所述第二压敏电阻（Z2）和所述第二三极气体放电保护器（GDT2）中端电极之间提供有第二可热激活分离点（TS2），
其中，在所述第一可热激活分离点（TS1）和所述第一压敏电阻（Z1）之间提供有第一电压抽头（AG1），以及
在所述第二可热激活分离点（TS2）和所述第二压敏电阻（Z2）之间提供有第二电压抽头（AG2），
其中，所述第一电压接头（AG1）和所述第二电压接头（AG2）用于运行指示器和/或运行状态的远程信号发送接口。
3.一种具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），包括：
三相四线制交流电压***的相线（L）和中性线（N）的输入端；
三相四线制交流电压***的受保护相线（L'）和受保护中性线（N'）的输出端；以及保护接地（PE）；其特征在于，所述电路还具有：
至少一个第一线圈（L1），所述第一线圈作为滤波器元件被布置在所述相线（L）的所述输入端和所述受保护相线输出端之间，
至少一个第二线圈（L2），所述第二线圈作为滤波器元件被布置在所述中性线（N）的所述输入端和所述受保护中性线输出端之间，
至少一个第一三极气体放电保护器（GDT1），第一三极气体放电保护器两端电极与所述第一线圈（L1）并联连接，
至少一个第二三极气体放电保护器（GDT2），第二三极气体放电保护器两端电极与所述第二线圈（L2）并联连接，
至少有三个压敏电阻（Z1，Z2，Z3），其中：第一压敏电阻（Z1）一端与所述第一三极气体放电保护器（GDT1）的中端电极连接，第二压敏电阻（Z2）一端与所述第二三极气体放电保护器（GDT2）的中端电极连接，第一压敏电阻（Z1）一端与所述第二三极气体放电保护器（GDT2）的中端电极之间连接第三压敏电阻（Z3），第一压敏电阻和第二压敏电阻另一端与所述保护接地连接；
所述第一三极气体放电保护器（GDT1）与受保护相线连接的电极和第一三极气体放电保护器中端电极之间连接有第一电容器（C1）；
所述第二三极气体放电保护器（GDT2）与受保护中性线连接的电极和第二三极气体放电保护器中端电极之间连接有第二电容器（C2）。
4.根据权利要求3所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于：
在所述第一压敏电阻（Z1）和所述第一三极气体放电保护器（GDT1）中端电极之间提供有第一可热激活分离点（TS1），
在所述第二压敏电阻（Z2）和所述第二三极气体放电保护器（GDT2）中端电极之间提供有第二可热激活分离点（TS2），
所述第三压敏电阻（Z3）与第一压敏电阻（Z1）一端之间提供有第三可热激活分离点（TS3），
在所述第二可热激活分离点（TS2）和所述第二压敏电阻（Z2）之间提供有第一电压抽头（AG1），并且
在所述第三可热激活分离点（TS3）和所述第三压敏电阻（Z3）之间提供第二电压抽头（AG2），
所述第一电压抽头（AG1）和所述第二电压抽头（AG2）用于运行指示器和/或运行状态的远程信号发送接口。
5.根据权利要求2或4中任一项所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，所述可热激活分离点（TS1，TS2，TS3）是热敏开关。
6.根据权利要求2或4或5中任一项所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，所述可热激活分离点（TS1，TS2，TS3）是热熔断器。
7.根据权利要求2或4至6中任一项所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，如果有一个所述可热激活分离点（TS1，TS2，TS3）被热分离，则信号电路被激活。
8.根据权利要求7所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，所述信号电路具有本地信号指示器（LED），所述本地信号指示器在热激活状态下出现视觉变化。
9.根据前述权利要求中任一项所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，所述滤波器电路还提供了一远程信号发送接口（FM），通过接口可以监测滤波器电路工作状态。
10.根据前述权利要求中任一项所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，所述信号电路具有本地信号指示器（LED）和远程信号发送接口（FM），它们在热激活的状态下被共同控制。
11.根据前述权利要求中任一项所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，所述第一线圈（L1）和所述第二线圈（L2）设计为电流补偿扼流圈。
12.根据前述权利要求中任一项所述的具有过电压保护的干扰抑制滤波器电路（1），其特征在于，所述第一线圈（L1）和所述第二线圈（L2）设计为双线线圈。
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