防雷開關(guān)電源電路的設(shè)計方案
一般建筑物上的避雷針只能預(yù)防直擊雷,而強大的電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)雷和脈沖電壓卻能潛入室內(nèi)危及電視、電話及電子儀表等用電設(shè)備。特別是太陽能控制儀表,由于太陽能安裝位置的特殊情況,其使用穩(wěn)定性是廣大開發(fā)人員一直關(guān)注的重點。
瞬間高電壓的雷擊浪涌以及信號系統(tǒng)浪涌是引起儀表穩(wěn)定性差的重要原因,信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾(EMI)、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(如電話線)受到這些干擾信號的影響,會使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼,影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。如何設(shè)計防雷電路成為儀表研發(fā)的關(guān)鍵問題。
議題內(nèi)容:
雷擊浪涌分析
防雷擊浪涌電路的設(shè)計
解決方案:
應(yīng)用將壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單相并聯(lián)
使用線繞電阻斷開電路
雷擊浪涌分析
最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的,而是由于雷擊發(fā)生時在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化(VLSI芯片),從而造成設(shè)備耐壓、耐過電流的水平下降,對雷電(包括感應(yīng)雷及操作過電壓浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信號來源路徑增多,系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入電腦設(shè)備,我們就這兩方面分別討論:
1)電源浪涌
電源浪涌并不僅源于雷擊,當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負(fù)荷時都會產(chǎn)生電源浪涌,電網(wǎng)綿延千里,不論是雷擊還是線路浪涌發(fā)生的幾率都很高。當(dāng)距你幾百公里的遠(yuǎn)方發(fā)生了雷擊時,雷擊浪涌通過電網(wǎng)光速傳輸,經(jīng)過變電站等衰減,到你的電腦時可能仍然有上千伏,這個高壓很短,只有幾十到幾百個微秒,或者不足以燒毀電腦,但是對于電腦內(nèi)部的半導(dǎo)體元件卻有很大的損害,正象舊音響的雜音比新的要大是因為內(nèi)部元件受到損害一樣,隨著這些損害的加深,電腦也逐漸變的越來越不穩(wěn)定,或有可能造成您重要數(shù)據(jù)的丟失。
美國GE公司測定一般家庭、飯店、公寓等低壓配電線(110V)在10000小時(約一年零兩個月)內(nèi)在線間發(fā)生的超出原工作電壓一倍以上的浪涌電壓次數(shù)達(dá)到800余次,其中超過1000V的就有300余次。這樣的浪涌電壓完全有可能一次性將電子設(shè)備損壞。
2)信號系統(tǒng)浪涌
信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(如電話線)受到這些干擾信號的影響,會使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼,影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。排除這些干擾將會改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況。
基于以上的技術(shù)缺陷和狀況,本文根據(jù)實際使用設(shè)計了一種基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單相并聯(lián)式抗雷擊浪涌的開關(guān)電源電路。
防雷擊浪涌電路的設(shè)計
本文所設(shè)計的是一種基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單相并聯(lián)式抗雷擊浪涌電路,并將其應(yīng)用到儀表的開關(guān)電源上。整個電路包括防雷電路和開關(guān)電源電路,其中防雷電路采用3個壓敏電阻和一個陶瓷氣體放電管組成復(fù)合式對稱電路,共模、差摸全保護(hù)。與經(jīng)典的開關(guān)電源電路組成防雷儀表的電源電路,采用壓敏電阻并聯(lián),延長使用壽命,在壓敏電阻短路失效后與開關(guān)電源電路分離,不會引起失火。
為了實現(xiàn)上述目的所采取的設(shè)計方案是:將壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單相并聯(lián)式抗雷擊浪涌電路應(yīng)用到儀表的電源上。主要分為防雷電路部分和開關(guān)電源電路部分,電路簡單,采用復(fù)合式對稱電路,共模、差摸全保護(hù),可以不分L、N端連接。使壓敏電阻RV1位于貼片整流模塊前端分別與電源L、N并聯(lián),主要來鉗位L、N線間電壓,壓敏電阻RV0、RV2與陶瓷氣體放電管FD1串聯(lián)后接地,RV0與FD1串聯(lián)主要是泄放L線上感應(yīng)雷擊浪涌電流,RV2與FD1串聯(lián)主要是泄放由信號口串人24V參考電位上的能量,RV0、RV2短路失效后,F(xiàn)D1可將其與電源電路分離,不會導(dǎo)致失火現(xiàn)象。
RV1前端線路上串聯(lián)了一個線繞電阻,當(dāng)此RV1短路失效時,線繞電阻可起到保險絲的作用,將短路電路斷開,壓敏電阻屬電壓鉗位型保護(hù)器件,其鉗位電壓點即壓敏電阻參數(shù)選擇相對比較重要(選壓敏電壓高一點的,通流量大一些的更安全、耐用,故障率低);根據(jù)通流容量要求選擇外形尺寸和封裝形式,本電路中采用561k-10D的壓敏電阻與陶瓷氣體放電管串聯(lián)來延長使用壽命和確保安全。
陶瓷氣體放電管的通流容量根據(jù)要求的通流容量選擇,電路采用3RM470L-7.5-L,通流量為5000A。線繞電阻R1起限流分壓作用;貼片整流模塊為開關(guān)電源電路前端整流作用,C1為高壓濾波電容,Y1為去耦電容,電阻R2和電容C2及VD2組成開關(guān)電源芯片MOS管的吸收鉗位電路,保護(hù)芯片,開關(guān)電源芯片采用PI公司的TNY27系列,TR1為高頻變壓器,VD3、C3構(gòu)成高頻變壓器次級濾波,U2、VD4、R3、R4、R5構(gòu)成開關(guān)電源電路的反饋電路,可將變壓器次級輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)計值,此防雷抗浪涌電路在實際使用中取得了較好的效果。
基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單項并聯(lián)式防雷電路在近年的太陽能控制儀表開發(fā)中逐漸被廣大設(shè)計人員所青睞,本文所設(shè)計的電路就其嚴(yán)謹(jǐn)性,完全符合國標(biāo)GB/T17626.5的試驗標(biāo)準(zhǔn)。在實際使用中可以空出PCB板的空間來為開發(fā)者提供隨心所欲的設(shè)計舞臺。
行業(yè)動態(tài)
聯(lián)系我們
- 公司:貴州安順防雷工程檢測有限公司
- 電話:13874906936
- 手機:13874906936
- 聯(lián)系人:劉云云
- 郵箱:912627508@qq.com
- 地址:貴州省安順市西秀區(qū)永豐大道8號
您當(dāng)前位置:安順防雷工程 >> 新聞資訊 >> 行業(yè)動態(tài)
防雷開關(guān)在電源電路中的應(yīng)用設(shè)計
發(fā)布時間:2019-10-5 次瀏覽