CN102931824A - 一种电源供应器的共模雷击抑制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明电源供应器的共模雷击抑制电路包括，滤波器，其可以是一个或两个差模电感，或共轭铁芯的共模电感用以滤除高频噪声；整流器，其可以是任一形式的全波整流或半波整流；隔离变压器；Y电容，用于抑制电磁干扰；共模电击抑制组件，其为阻抗组件，可以是定值电阻、可变电阻或热敏电阻等等，该共模电击抑制组件与Y电容串联，并且该共模抑制组件与Y电容串联后的两端分别连接于隔离变压器的一次侧的地线及二次侧的地线。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源供应器抑制共模雷击的电路设计。
背景技术
近年来节能概念的兴起，导致大量的电源供应器(SPS)应用于各类的电子产品中，由于电力的传输往往须经长距离，高低海拔、纬度等各式环境，导致户外雷击时常常在电源传输上感应出高电压的能量信号，有鉴于此各国相关的安全规范中皆有制定雷击(surge)测试的相关规范与需求，一般都以IEC61000-4-5与IEC61000-4-12这两种规范为主。
如图1所示，一般共模雷击回路主要经过的组件为滤波器11、整流器13以及Y电容17。目前一般常见的雷击因应对策：
雷击管G1、G2保护滤波器11，3kV以上高压雷击，涌入电流会导致滤波器11因法拉定律产生高压反电动势，导致滤波器11炸毁，而雷击管G1、G2会在两端电压达到动作电压时，产生弧光放电使能量转换成光能释放，将滤波器11端电压做定电压钳位。
减少Y电容17容值，提高Y电容17的容抗。高压雷击为一瞬时短时间高频率的能量信号，由于电容的容抗为一随频率反向变化的数值，所以当高压雷击为短时间瞬时变化时，须减少电容的容值以提升电源供应器雷击回路中的线路阻抗，减少回路上的能量涌入。但Y电容17原始用途为平衡变压器的杂散参数，使高频噪声有低阻抗的路径回路，以减少EMI电磁波的高频噪声信号外漏，所以减少Y电容17容值会导致解决EMI对策的成本上升。
在电源线路L(Line)、N(Neutral)上放置热敏电阻TR1、TR2(如图1所示)，增加雷击回路的线路阻抗热敏电阻TR1、TR2在电源供应器的应用常为减少开机瞬间的涌入电流，在此也有可以减缓雷击电流的功能，但是共模雷击有分别L对PE(Protect Earth)、与N对PE，所以需在L、N上同时放置热敏电阻TR1、TR2，而且在L、N仍为电源供应器的能量传递路径，所以对于电源供应器的效率与温度会有不可忽视的影响，导致其阻抗在选用时只能选用较小的阻抗值，同时热机后其阻抗会更加的减少。
综合上述雷击对策，发现会有因路径造成的效率损失，因频率响应导致阻抗特性不同而无法有效抑制雷击影响，再者因雷击对策而导致电源供应器的其它安规需求的成本上升，所以有必要研拟出一种可以有效抑制雷击又不会对于电源供应器系统能源效率及EMI电磁干扰特性造成影响的因应对策。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种借由共模雷击抑制组件而达到有效抑制共模雷击所产生的大电压及大电流对于电源供应器系统组件损坏的电路，同时又不会造成电源供应器系统的电磁干扰的影响及额外的功率损耗。
本发明电源供应器的共模雷击抑制电路包括，滤波器，其可以是一个或两个差模电感，或共轭铁芯的共模电感用以滤除高频噪声；整流器，其可以是任一形式的全波整流或半波整流；隔离变压器；Y电容，用于抑制电磁干扰；共模电击抑制组件，其为阻抗组件，可以是定值电阻、可变电阻或热敏电阻等等，该共模电击抑制组件与Y电容串联，并且该共模抑制组件与Y电容串联后的两端分别连接于隔离变压器的一次侧的地线及二次侧的地线。
附图说明
图1为现有电源供应器的系统图
图2为本发明的实施例的电源供应器雷击抑制电路图
图3为雷击测试开路电压波形图
图4为雷击测试短路电流波形图
图5为雷击测试震荡波的波形图
【主要组件符号说明】
11、202 滤波器
13、204 整流器
17、206 Y电容
TR1、TR2 热敏电阻
200 共模雷击抑制电路
T1 隔离变压器
208 雷击抑制组件
G1、G2 雷击管
具体实施方式
本发明为一种借由电路设计实现可有效抑制共模雷击(surge)对于电源供应器系统的影响而又不会对于系统整体效率及EMI干扰造成影响的共模雷击抑制电路。
如图2所示，为本发明电源供应器的共模雷击抑制电路的具体实施例。该共模雷击抑制电路200包括，滤波器202，其可以是一个或两个差模电感，或共轭铁芯的共模电感用以滤除高频噪声；整流器204，可以是任一形式的全波整流或半波整流；隔离变压器T1；Y电容206，用于抑制电磁干扰；共模电击抑制组件208，其为阻抗组件，可以是定值电阻、可变电阻或热敏电阻等等，该共模电击抑制组件208与Y电容206串联，并且该共模抑制组件208与Y电容206串联后的两端分别连接于隔离变压器T1的一次侧的地线及二次侧的地线。
根据国际电工委员会(IEC)定出的雷击测试规范IEC61000-4-5及IEC61000-4-12。为了模拟雷击波形与能量，IEC61000-4-5测试方式主要分为以下两种：开路电压(open voltage)与短路电流(short circuit current)。其中开路电压定义组合波雷击开路电压为1.2/50uSec波形(如图3)，短路电流为8/20uSec波形(如图4)，根据规范定义输出阻抗为开路电压与短路电流的峰值比，则输出阻抗为2Ω，因此雷击6kV的测试条件即为6kV的开路电压与3kA的短路电流。IEC 61000-4-12定义震荡波雷击波形(如图5)，其中定义第一峰值电压上升时间为0.5uSec，第一峰值电流上升时间必须小于1uSec，输出阻抗为30Ω，震荡频率为100kHz。
根据上述雷击测试条件，电源供应器中的电感抗及电容抗(如下公式所示)会随着频率而改变，同时电容针对瞬间的电压变化
会有大电流的产生，而电感对瞬间的电流变化
则会产生高压的感应电动势，因而当在雷击瞬间的大电压大电流的涌入时，往造成电源供应器系统中众多组件的损坏。
电容相关公式：容抗
电容电流
电感相关公式：感抗XL＝2πfL；电感电压
如图2所示，当电击的大电压及大电流进入电源供应器系统时，其主要经过组件为滤波器202、整流器204以及Y电容206，电击管G1、G2跨接于滤波器202上，主要用于消除滤波器202的反电动势。本发明是借由将Y电容206串联共模电击抑制组件208，利用电阻值不会受频率与瞬时影响的特性，在雷击发生的瞬时瞬间，使电源供应器的共模雷击回路仍保持一定的阻抗，且利用此电阻串联提高阻抗抑制电流的功能，减少共模雷击回路上的电路，因此滤波器202电感对瞬间电流变化的反电动热也将同步减少，而达到抑制共模雷击时的大电压与大电流的功效。
综上所述，由于本发明能够有效的抑制电源供应器系统共模电击的大电压及大电流，因而得以对电源供应器整体系统产生下述功效：
1.有效降低电源供应器内部组件所需承受的雷击应力。
2.降低一般为保护滤波器202所跨接雷击管G1、G2的使用规格，或免除雷击管的使用，并可降低成本。
3.由于该雷击抑制组件208串联于Y电容206回路上，使得Y电容206在雷击瞬间所需承受的耐电压因阻抗串联分压原理，而得以减少Y电容206的电压应力。
4.雷击抑制组件208设置于电源供应器系统一次侧与二次侧的Y电容回路上，可避免能源效率的损失。
可调微电源供应器系统一次侧与二次侧的Y电容阻抗，做为电磁干扰(EMI)与漏电流的平衡。
Claims (4)
1.一种电源供应器的共模雷击抑制电路，其特征在于，包括：
一滤波器，用以滤除高频噪声；
一整流器，用以将交流电源整流成直流电源，其连接于该滤波器；
一隔离变压器，用以传输经该整流器整流后的电源，从该变压装置的一次侧绕组传输至二次侧绕组；
一Y电容，；以及
一共模雷击抑制组件，其串联于该Y电容
其中，该Y电容与该共模雷击抑制组件串联后，其两端分别连接于该一次侧的接地线与该二次侧的接地线之间。
2.如权利要求1所述的共模雷击抑制电路，其特征在于，该共模雷击抑制组件为一定值电阻。
3.如权利要求1所述的共模雷击抑制电路，其特征在于，该共模雷击抑制组件为一可变电阻。
4.如权利要求1所述的共模雷击抑制电路，其特征在于，该共模雷击抑制组件为一热敏电阻。
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