CN208904644U - 耐高压的防雷电涌抑制电路、器件及电源适配器 - Google Patents

耐高压的防雷电涌抑制电路、器件及电源适配器 Download PDF

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沈能文
王旭明
王炎林
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Abstract

本实用新型适用于电涌保护器技术领域，提供一种耐高压的防雷电涌抑制电路、器件及电源适配器，包括：压敏电阻、放电管、高压电容、电感和电阻；所述压敏电阻一端接火线或零线、另一端经所述放电管接地，所述高压电容并联在所述压敏电阻的两端，所述电感和所述电阻串联后并联在所述放电管的两端。本实用新型可以在耐压要求1500VAC的条件下使用，并且可以在电涌峰值电压为1600V的情况下泄放电涌电流，残压低于1.3kV；还可以在耐压要求3000VAC的条件下使用，并且可以在电涌峰值电压为3600V的情况下泄放电涌电流，残压低于3kV；在耐压要求1500VAC或3000VAC的条件下使用，电流低于5mA且不发生闪崩；并且满足基本的绝缘要求，在500VAC的条件下，等效电阻大于10M欧姆。

Description

耐高压的防雷电涌抑制电路、器件及电源适配器
技术领域
本实用新型属于电涌保护器技术领域，尤其涉及一种耐高压的防雷电涌抑制电路、器件及电源适配器。
背景技术
造成电涌(瞬变脉冲)的原因通常包括雷电、接地不良、感性负载切换、市电故障排除以及静电放电(ESD)等，其结果可能会造成数据丢失(或损坏) 甚至设备损毁，其中以雷电造成的电涌破坏性最强。
现有的防雷方式，通常是在用电设备的电源适配器中使用高压陶瓷气体放电管，例如，在耐压要求1500VAC的条件下使用具备2500V以上直流击穿电压的陶瓷气体放电管，其放电电压为3000V，对于电压为2121V到3000V的电涌，放电管不动作，无法起到防雷作用，对于电压为2121V以下的电涌由设备硬抗；在耐压要求3000VAC的条件下使用具备5000V以上直流击穿电压的陶瓷气体放电管，其放电电压为5500V，对于电压为4300V到5500V的电涌，放电管不动作，无法起到防雷作用，对于电压为4300V以下的电涌由设备硬抗。可见，现有的防雷电涌抑制器件在某些电涌电压区间，无法起到电涌抑制作用，从而造成用电设备严重损坏，且放电管的残压较高，防雷效果不理想。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种耐高压的防雷电涌抑制电路、器件及电源适配器，以解决现有的防雷电涌抑制器件在某些电涌电压区间，无法起到电涌抑制作用，从而造成用电设备严重损坏，且放电管的残压较高，防雷效果不理想的问题。
本实用新型实施例的第一方面提供了一种耐高压的防雷电涌抑制电路，其包括压敏电阻、放电管、高压电容、电感和电阻；
所述压敏电阻一端接火线或零线、另一端经所述放电管接地，所述高压电容并联在所述压敏电阻的两端，所述电感和所述电阻串联后并联在所述放电管的两端；
所述火线或所述零线产生电涌时，所述压敏电阻两端的等效阻值急剧减小，所述放电管两端的等效阻值急剧增大，所述放电管两端的电压急剧增大并达到所述放电管的放电电压，所述放电管导通，电涌电压减去所述放电管导通后的弧压后施加于所述压敏电阻的两端，所述压敏电阻导通。
在一个实施例中，所述压敏电阻两端的等效阻值Rm＝1/(2πFC)；
其中，Rm为所述压敏电阻两端的等效阻值，F为所述火线或所述零线接入的工频交流电的频率或电涌频率，C为所述高压电容的电容量与压敏电阻极间电容量之和。
在一个实施例中，所述放电管两端的等效阻值Rg＝2πFL+R；
其中，Rg为所述放电管两端的等效阻值，F为所述火线或所述零线接入的工频交流电的频率或电涌频率，L为所述电感的电感量，R为所述电阻的阻值。
在一个实施例中，所述火线或所述零线产生电涌时，电涌的频率F≥10kHz，工频电压频率为F＝50Hz。
在一个实施例中，所述压敏电阻在工频电压频率F＝50Hz条件下的启动电压≥1A*Rm/1000；
其中，Rm为所述压敏电阻两端的等效阻值。
在一个实施例中，所述放电管在工频电压频率F＝50Hz条件下直流击穿电压≥1A*Rg/1000；
其中，Rg为所述放电管两端的等效阻值。
在一个实施例中，所述防雷电涌抑制电路的耐压值≥(Rm+Rg)*1A/1000；
其中，Rm为所述压敏电阻两端的等效阻值，Rg为所述放电管两端的等效阻值。
本实用新型实施例的第二方面提供了一种耐高压的防雷电涌抑制器件，其包括上述的防雷电涌抑制电路。
本实用新型实施例的第三方面提供了一种电源适配器，其包括上述的防雷电涌抑制电路或上述的防雷电涌抑制器件。
本实用新型实施例通过提供一种包括压敏电阻、放电管、高压电容、电感和电阻的耐高压的防雷电涌抑制电路，使压敏电阻一端接火线或零线、另一端经放电管接地，高压电容并联在压敏电阻的两端，电感和电阻串联后并联在放电管的两端，可以在耐压要求1500VAC的条件下使用，并且可以在电涌峰值电压为1600V的情况下泄放电涌电流，残压低于1.3kV；还可以在耐压要求 3000VAC的条件下使用，并且可以在电涌峰值电压为3600V的情况下泄放电涌电流，残压低于3kV；在耐压要求1500VAC或3000VAC的条件下使用，电流低于5mA且不发生闪崩；并且满足基本的绝缘要求，在500VAC的条件下，等效电阻大于10M欧姆。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的耐高压的防雷电涌抑制电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，本实施例提供一种耐高压的防雷电涌抑制电路，其包括压敏电阻MOV、放电管GDT、高压电容CAP、电感INDUCTOR和电阻RES。
压敏电阻MOV一端接火线L或零线N、另一端经放电管GDT接地PE，高压电容CAP并联在压敏电阻MOV的两端，电感INDUCTOR和电阻RES串联后并联在放电管GDT的两端。
本实施例所提供的防雷电涌抑制电路的工作原理为：
火线L或零线N产生电涌时，压敏电阻MOV两端的阻值急剧减小，放电管GDT两端的阻值急剧增大，放电管GDT两端的电压急剧增大并达到放电管GDT的放电电压，放电管GDT导通，电涌电压减去放电管GDT导通后的弧压后施加于压敏电阻MOV的两端，压敏电阻MOV导通。
在具体应用中，由于压敏电阻的阻值与其两端施加的电压大小有关，放电管两端的电压高过其保护规格值时，其内部会出现短路现象，并吸收掉输入的过高压，因此，可以根据图1所示的电路结合实际的需要选择标称值符合耐压要求的压敏电阻以及保护规格值符合耐压要求的放电管。
在本实施例中，所述压敏电阻两端的等效阻值的计算公式为：
Rm＝1/(2πFC)；
其中，Rm为所述压敏电阻两端的等效阻值，F为所述火线或所述零线接入的工频交流电的频率或电涌频率，C为所述高压电容的电容量与压敏电阻极间电容量之和。
在本实施例中，所述放电管的阻值的计算公式为：
Rg＝2πFL+R；
其中，Rg为所述放电管的阻值，F为所述火线或所述零线接入的工频交流电的频率，L为所述电感的电感量。
在本实施例中，所述压敏电阻的启动电压≥1A*Rm/1000；
其中，Rm为所述压敏电阻两端的等效阻值。
在本实施例中，所述放电管直流击穿电压≥1A*Rg/1000；
其中，Rg为所述放电管两端的等效阻值。
在本实施例中，所述防雷电涌抑制电路的耐压值≥(Rm+Rg)*1A/1000；
其中，Rm为所述压敏电阻的阻值，Rg为所述放电管的阻值。
在具体应用中，正常情况下，F为工频交流电的频率＝50Hz，在所述火线或所述零线产生电涌时，F≥10000Hz。通过上述压敏电阻的阻值和放电管的阻值计算公式可知，压敏电阻两端的等效阻值大小与频率F大小成反比，放电管两端的等效阻值大小与频率F大小成正比，当火线或零线上产生电涌时，工频交流电线路的频率由50Hz突变为10000Hz以上，导致压敏电阻两端的阻值急剧减少10000Hz/50Hz＝200倍以上，同理，放电管两端的电感L等效阻值急剧增加近200倍，放电管两端的电压急剧飙升，达到放电管的放电电压，放电管导通，导通之后，放电管的弧压为10V左右，此时整个线路上的电压近似全部施加于压敏电阻的两端，使压敏电阻导通，在电涌峰值电压为1600VDC时，泄放电涌电流，残压低于1.3kV；电涌峰值电压为3600VDC时，泄放电涌电流，残压低于3kV，兼具耐压和防雷作用。
本实用新型的一个实施例还提供一种耐高压的防雷电涌抑制器件，其包括上述的防雷电涌抑制电路。
在具体应用中，防雷电涌抑制器件可以应用于各种电子设备、仪器仪表、通讯线路，为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护。
本实用新型的一个实施例还提供一种电源适配器，其包括上述的防雷电涌抑制电路或上述的防雷电涌抑制器件。
在具体应用中，电源适配器可以是任意需要供电的电子设备的电源适配器，例如，桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备，电视机、冰箱、空调等家具电器设备等。
本实施例通过提供一种包括压敏电阻、放电管、高压电容、电感和电阻的耐高压的防雷电涌抑制电路，使压敏电阻一端接火线或零线、另一端经放电管接地，高压电容并联在压敏电阻的两端，电感和电阻串联后并联在放电管的两端，可以在耐压要求1500VAC的条件下使用，并且可以在电涌峰值电压为 1600V的情况下泄放电涌电流，残压低于1.3kV；还可以在耐压要求3000VAC 的条件下使用，并且可以在电涌峰值电压为3600V的情况下泄放电涌电流，残压低于3kV；在耐压要求1500VAC或3000VAC的条件下使用，电流低于5 mA且不发生闪崩；并且满足基本的绝缘要求，在500VAC的条件下，电阻大于10M欧姆。
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐高压的防雷电涌抑制电路，其特征在于，包括压敏电阻、放电管、高压电容、电感和电阻；
所述压敏电阻一端接火线或零线、另一端经所述放电管接地，所述高压电容并联在所述压敏电阻的两端，所述电感和所述电阻串联后并联在所述放电管的两端；
所述火线或所述零线产生电涌时，所述压敏电阻两端的等效阻值急剧减小，所述放电管两端的等效阻值急剧增大，所述放电管两端的电压急剧增大并达到所述放电管的放电电压，所述放电管导通，电涌电压减去所述放电管导通后的弧压后施加于所述压敏电阻的两端，所述压敏电阻导通。
2.如权利要求1所述的耐高压的防雷电涌抑制电路，其特征在于，所述压敏电阻两端的等效阻值Rm＝1/(2πFC)；
其中，Rm为所述压敏电阻两端的等效阻值，F为所述火线或所述零线接入的工频交流电的频率或者为电涌的频率，C为所述高压电容的电容量与压敏电阻极间电容量之和。
3.如权利要求1所述的耐高压的防雷电涌抑制电路，其特征在于，所述放电管两端的等效阻值Rg＝2πFL+R；
其中，Rg为所述放电管两端的等效阻值，F为所述火线或所述零线接入的工频交流电的频率或者为电涌的频率，L为所述电感的电感量，R为所述电阻的阻值。
4.如权利要求2或3所述的耐高压的防雷电涌抑制电路，其特征在于，所述火线或所述零线产生电涌时，电涌的频率F≥10kHz，工频电压频率为F＝50Hz。
5.如权利要求1～3任一项所述的耐高压的防雷电涌抑制电路，其特征在于，所述压敏电阻在工频电压频率F＝50Hz条件下的启动电压≥1A*Rm/1000；
其中，Rm为所述压敏电阻两端的等效阻值。
6.如权利要求1～3任一项所述的耐高压的防雷电涌抑制电路，其特征在于，所述放电管在工频电压频率F＝50Hz条件下直流击穿电压≥1A*Rg/1000；
其中，Rg为所述放电管两端的等效阻值。
7.如权利要求1～3任一项所述的耐高压的防雷电涌抑制电路，其特征在于，所述防雷电涌抑制电路的耐压值≥(Rm+Rg)*1A/1000；
其中，Rm为所述压敏电阻两端的等效阻值，Rg为所述放电管两端的等效阻值。
8.一种耐高压的防雷电涌抑制器件，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的防雷电涌抑制电路。
9.一种电源适配器，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的防雷电涌抑制电路或权利要求8所述的防雷电涌抑制器件。
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