CN103050959A - 一种信号线路用浪涌保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号线路用浪涌保护电路，包括一级保护电路、二级保护电路及电阻元件，一级保护电路和二级保护电路与被保护电路并联，阻值较小的电阻元件串联于一级保护电路和二级保护电路之间。一级保护电路包括压敏电阻和二极管或压敏电阻和磁珠，压敏电阻与二极管或磁珠串联；二级保护电路包括电容量小的压敏电阻。线路正常工作状态下，一级和二级保护电路处于高阻态，对信号传输影响小，当出现浪涌尖峰时，一级保护电路快速响应，呈低阻态，对浪涌进行泄放，电阻元件进一步抑制浪涌电流，减少流入二级保护电路的浪涌，二级保护电路中的压敏电阻进一步降低钳位电压，提高了保护水平。

Description

一种信号线路用浪涌保护电路

技术领域

本发明涉及紧急保护电路，尤其涉及一种信号线路用浪涌保护电路。

背景技术

公开号为102025141A的中国专利申请文件中公开了一种防浪涌保护电路，如图1所示，该防浪涌保护电路的一级保护电路中使用气体放电管泄放浪涌，压敏电阻与该气体放电管串联解决气体放电管的续流问题，但是气体放电管本身的响应速度较慢，浪涌电流会在一级保护电路响应前先流入二级保护电路，出现较大的残压尖峰，如图2所示，一、二级保护电路的配合产生缝隙，大大降低了保护强度。压敏电阻器具有通流容量大、限制电压低、响应速度快等优点，从而被广泛地在电子电路中作为过电压保护元件使用，但压敏陶瓷具有介电效应，致使压敏电阻的固有电容量较高，因此压敏电阻只适合于在电源回路等低频电路中使用。而在信号线路上，压敏电阻器的固有电容将对高频信号产生损失，影响整个电路的工作，所以需要开发用于信号线路且不对信号正常传输产生影响的浪涌保护电路。

发明内容

本发明提供一种信号线路用的浪涌保护电路，解决了上述现有技术中存在的一级保护电路响应慢，残压尖峰过大，一、二级保护电路配合欠佳，降低保护效果的问题，以及保护电路对信号线路传输的信号产生损耗的问题。具体技术方案如下：

一种信号线路用浪涌保护电路，包括一级保护电路、二级保护电路及电阻元件，一级保护电路和二级保护电路与被保护电路并联，电阻元件串联于一级保护电路和二级保护电路之间，所述的一级保护电路，包括压敏电阻和二极管或压敏电阻和磁珠，其中所述的压敏电阻与二极管或磁珠串联。

优选地，所述的二级保护电路包括电容量小的压敏电阻，电容量为0.5pF-100pF之间。

优选地，所述的一级保护电路中的压敏电阻的击穿电压与被保护线路的工作电压值U相匹配，为1.5U-2.8U，优选1.8U。

优选地，所述一级保护电路中的二极管为整流二极管、开关二极管、肖特基二极管中的一种。 

优选地，所述一级保护电路中的磁珠在所述的信号线路所传输的信号频率下阻抗值在30Ω-500Ω之间，该阻抗值的选择要保证大于被保护电路的阻抗值。

优选地，所述的串联于一级保护电路和二级保护电路之间的电阻为金属绕线电阻或者碳膜电阻，阻值在1Ω-50Ω之间。

本发明的一级保护电路包括压敏电阻和二极管或者压敏电阻和磁珠，其中压敏电阻与二极管或者磁珠串联，响应速度快，一旦出现浪涌电流，压敏电阻便立即响应，由高阻状态立即变为低阻，有效地吸收浪涌，避免出现高的残压尖峰。在该一级保护电路中，压敏电阻与二极管串联起到良好的降低电容的作用，增加了阻抗，避免了信号线路正常工作时信号的损失；而压敏电阻与磁珠串联，增大了阻抗，也达到避免信号损耗，影响正常传输的效果。（降低了电容，根据公式：Z=1/(2ΠfC),电容量小了，阻抗就增加了。与磁珠串联：Z=2ΠfL, 阻抗值是与工作线路的频率相关的，因前面提到磁珠的选型要求是：在所传输信号频率下有较大的阻抗，因此串联磁珠，整个保护回路的阻抗是增加的。）

串联于一级保护电路和二级保护电路之间的电阻，起到抑制浪涌从一级保护电路流向二级保护电路的作用，该电阻的阻值较小，对信号的正常传输不产生影响；而选用金属绕线电阻或者碳膜电阻，该两种电阻的功率较大，可以保证在大电流下，电阻不被破坏。

本发明的二级保护电路包括电容量小的贴片式压敏电阻，电容量为0.5pF-100pF之间，由于电容量小，对信号的传输影响较小，且使用该压敏电阻进一步降低了箝位电压，提高了保护水平。

附图说明

图1是公开号为102025141A的中国专利申请文件中提供的防浪涌保护电路图；

图2是公开号为102025141A的中国专利申请文件中提供的防浪涌保护电路的一级保护电路中压敏电阻与气体放电管串联在8/20μs冲击电流29A下的残压波形图；

图3是本发明实施例1的浪涌保护电路图；

图4是本发明实施例2的浪涌保护电路图；

图5是本发明实施例3的浪涌保护电路的一级保护电路中压敏电阻与二极管串联在8/20μs冲击电流29A下的残压波形图。 

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

如图3所示，本实施例提供的信号线路用浪涌保护电路如下：

一种信号线路用浪涌保护电路，包括一级保护电路1、二级保护电路2及电阻元件3。其中，一级保护电路1和二级保护电路2 与被保护电路并联；电阻元件3串联于一级保护电路1和二级保护电路2之间，可以限制一级保护电路1中的浪涌电流过多的流入到二级保护电路2中，从而形成良好配合的一、二级保护电路。

上述一级保护电路1，包括压敏电阻Rv1和二极管D，压敏电阻Rv1与二极管D串联，降低了一级保护电路1的电容量，增加了阻抗，避免了在信号线路正常工作时信号的损失。所述的压敏电阻Rv1的电压值根据被保护的信号线路的工作电压U来选择，为1.5U-2.8U，优选1.8U。若信号线路的工作电压为5V，则压敏电阻Rv1的电压值为7.5V-14V，优选9V。所述二级管D为整流二极管、开关二极管、肖特基二极管中的一种，二极管D的选取原则为：二极管有着较强的耐受浪涌电流冲击能力。

上述二级保护电路2，包括电容量小的贴片式压敏电阻Rv2，其电容量在被保护的信号线路传输的信号频率下为0.5pF-100pF。由于电容量小，对信号的传输影响较小，且Rv2起到了进一步降低箝位电压，提高保护水平的作用。

上述电阻元件3为金属绕线电阻、碳膜电阻中的一种，其阻值为1Ω至50

Ω之间，可以限制浪涌电流由一级保护电路1向二级保护电路2流入。

以本实施例来说明本发明的工作原理如下：

在信号线路正常工作的情况下，一级保护电路1与二级保护电路2在电路中呈高阻状态，不影响信号的传输，电阻元件3由于电阻值较小，对信号传输的影响也小。当信号线路上出现浪涌电流时，一级保护电路1与二级保护电路2快速响应对线路中的浪涌电流进行泄放，但由于电阻元件3串联在一级保护电路1与二级保护电路2之间，抑制了浪涌电流从一级保护电路1向二级保护电路2的流入，使得大部分浪涌电流在一级保护电路中1进行泄放，使得被保护电路得到更有效的保护。

实施例2

如图4所示，本实施例提供的信号线路用浪涌保护电路如下：

与实施例1中提供的保护电路相比，本实施例提供的信号线路用浪涌保护电路将二极管D改用磁珠L。

一种信号线路用浪涌保护电路，包括一级保护电路4、二级保护电路2及电阻元件3。其中，一级保护电路4和二级保护电路2与被保护电路并联；电阻元件3串联于一级保护电路4和二级保护电路2之间，可以限制一级保护电路4中的浪涌电流过多的流入到二级保护电路2中，从而形成良好配合的一、二级保护电路。

上述一级保护电路4，包括压敏电阻Rv1和磁珠L，压敏电阻Rv1与磁珠L串联，增加了一级保护电路4的阻抗，避免了在信号线路正常工作时信号的损失。所述的压敏电阻Rv1的电压值根据被保护的信号线路的工作电压来选择，若信号线路的工作电压为5V，则压敏电阻Rv1的电压值为7.5V-14V，优选9V。

上述二级保护电路2，包括电容量小的贴片式压敏电阻Rv2，其电容量在被保护的信号线路传输的信号频率下为0.5pF-100pF。由于电容量小，对信号的传输影响较小，且Rv2起到了进一步降低箝位电压，提高保护水平的作用。

上述电阻元件3为金属绕线电阻、碳膜电阻中的一种，其阻值为1Ω至50

Ω之间，可以限制浪涌电流由一级保护电路4向二级保护电路2流入。

以本实施例来说明本发明的工作原理如下：

在信号线路正常工作的情况下，一级保护电路4与二级保护电路2在电路中呈高阻状态，不影响信号的传输，电阻元件3由于电阻值较小，对信号传输的影响也小。当信号线路上出现浪涌电流时，一级保护电路4与二级保护电路2快速响应对线路中的浪涌电流进行泄放，但由于电阻元件3串联在一级保护电路4与二级保护电路2之间，抑制了浪涌电流从一级保护电路4向二级保护电路2的流入，使得大部分浪涌电流在一级保护电路中4进行泄放，使得被保护电路得到更有效的保护。

实施例3

本实施例的电路结构与实施例1相同，如图3所示，本实施例中，一级保护电路1的压敏电阻Rv1的直流工作电压9V，击穿电压为14V，二极管D采用整流二极管，在8/20μs波形，29A冲击电流下，经过一级保护电路1泄放后的电流变化曲线S2及电压变化曲线S2如图5所示，其泄放后的残压峰值为16.56V；将上述一级保护电路1中的二极管D换成直流击穿电压为270V的气体放电管而其余参数条件不变的情况下，波形图如图2所示，其所产生的残压峰值为277.8V。可见，在一级保护电路中采用二极管与压敏电阻串联能有效吸收浪涌，大大降低残压峰值，高效保护电路。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种信号线路用浪涌保护电路，包括一级保护电路、二级保护电路，一级保护电路和二级保护电路与被保护电路并联，其特征在于：还包括电阻元件，所述电阻元件串联于一级保护电路和二级保护电路之间；所述的一级保护电路，包括压敏电阻和二极管或压敏电阻和磁珠，其中所述的压敏电阻与二极管或磁珠串联。

2.如权利要求1所述的信号线路用浪涌保护电路，其特征在于：所述的二级保护电路包括电容量为0.5pF-100pF之间的压敏电阻。

3.如权利要求1所述的信号线路用浪涌保护电路，其特征在于：所述的一级保护电路中的压敏电阻的击穿电压与被保护电路的工作电压值U相匹配，为1.5U-2.8U。

4.如权利要求3所述的信号线路用浪涌保护电路，其特征在于：所述的一级保护电路中压敏电阻的击穿电压为1.8U。

5.如权利要求1所述的信号线路用浪涌保护电路，其特征在于：所述一级保护电路中的二极管为整流二极管、开关二极管、肖特基二极管中的一种。

6.如权利要求1所述的信号线路用浪涌保护电路，其特征在于：所述一级保护电路中的磁珠在所述的信号线路所传输的信号频率下，阻抗值大于被保护电路的阻抗值。

7.如权利要求1或6所述的信号线路用浪涌保护电路，其特征在于：所述一级保护电路中的磁珠在所述的信号线路所传输的信号频率下，阻抗值在30Ω-500Ω之间。

8.如权利要求1至5中任一项所述的信号线路用浪涌保护电路，其特征在于：所述的串联于一级保护电路和二级保护电路之间的电阻为金属绕线电阻或者碳膜电阻，阻值在1Ω-50Ω之间。

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