CN103368164B - 一种防雷电路、开关电源和防雷方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种防雷电路、开关电源和防雷方法，能够防止终端设备的高能量浪涌电压泄放到电源输出端损坏电源。该防雷电路，应用于开关电源上，电源的输出端与终端设备相连，电源包括变压器，变压器的高压侧地线端与大地相连，变压器的低压侧地线端不与大地相连，该电路包括防雷管，防雷管一端与变压器高压侧的地线端电气相连，另一端与变压器低压侧的地线端电气相连，变压器的低压侧地线端与终端设备的地线端电气相连，变压器高压侧的地线端、防雷管和变压器低压侧的地线端组成回路，当终端设备上的浪涌电压大于防雷管的放电电压时，防雷管导通，将终端设备上的浪涌电压泄放到变压器高压侧的地线端。本发明实施例适用于电子技术领域。

Description

一种防雷电路、开关电源和防雷方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种防雷电路、开关电源和防雷方法。

背景技术

电子电路在遭到雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的瞬时过电压，这种瞬时过电压被称为浪涌电压，是电子电路的一种干扰。现有的电源行业的防雷设计都会在市电接入后，在变压器的高压侧有防雷的电路设计，用于防止浪涌电压对电源造成损坏。

通常，电源包括变压器，变压器高压侧为电源的输入端，变压器低压侧为电源的输出端。

这样，一般电源都通过变压器高压侧的防雷电路来抵抗浪涌电压，低压侧都没有防雷电路保护。当终端设备上产生浪涌电压时，终端设备通过自身的防护器件将浪涌电压泄放到变压器低压侧的地线端，从而通过电源的变压器等隔离器件来抑制终端设备的浪涌电压。这样当终端设备侧泄放的浪涌电压能量低于电源的隔离器件的抑制能力时，电源可以抑制该浪涌电压；而当终端设备侧泄放的浪涌电压能量高于电源的隔离器件的抑制能力时，电源的隔离器件会因无法抵抗该高能量的浪涌电压而被击穿，使得电源遭到损坏。

发明内容

本发明的实施例提供一种防雷电路、开关电源和防雷方法，能够防止终端设备侧的高能量浪涌电压泄放到电源输出端后损坏电源。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种防雷电路，应用于开关电源上，所述电源的输出端与终端设备相连，所述电源包括变压器，所述变压器的高压侧的地线端与大地相连，所述变压器的低压侧的地线端不与大地相连，所述电路包括防雷管，所述防雷管一端与所述变压器的高压侧的地线端电气相连，所述防雷管的另一端与所述变压器的低压侧的地线端电气相连，所述变压器的低压侧的地线端与终端设备的地线端电气相连，所述变压器的高压侧的地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成回路，以便当所述终端设备上的浪涌电压大于所述防雷管的放电电压时，所述防雷管导通，所述防雷管将所述终端设备上的浪涌电压泄放到所述变压器的高压侧的地线端。

一种开关电源，包括上述的防雷电路。

一种应用上述开关电源的防雷方法，所述变压器的低压侧的地线端接收所述终端设备泄放的浪涌电压；

当所述终端设备泄放到所述变压器的低压侧的地线端的浪涌电压大于所述防雷管的放电电压，所述防雷管导通，通过所述变压器的高压侧的地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成的回路将所述浪涌电压泄放到所述变压器的高压侧的地线端。

本发明实施例提供的防雷电路、开关电源和防雷方法，该防雷电路包括防雷管，该防雷电路应用在开关电源上，该电源的输出端与终端设备相连，该电源包括变压器，该变压器的高压侧的地线端与大地相连，该变压器的低压侧的地线端不与大地相连，该电路包括一防雷管，该防雷管一端与变压器的高压侧的地线端电气相连，该防雷管的另一端与变压器的低压侧的地线端电气相连，该低压侧的地线端与终端设备的地线端电气相连，所述变压器的高压侧的地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成回路。这样当终端设备上有浪涌电压时，终端设备上的隔离防护器件将该浪涌电压泄放到电源的输出端的地线上，即变压器的低压侧的地线端。当浪涌电压小于防雷管的放电电压时，防雷管断开，该浪涌电压通过该电源的隔离器件如变压器、跨接在变压器的高压侧和低压侧的Y电容泄放到变压器的高压侧的地线端；当该浪涌电压大于防雷管的放电电压时，该防雷管导通，这样通过变压器的高压侧的地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成的回路，将该终端设备上的浪涌电压泄放到变压器的高压侧的地线端，即泄放到大地上，从而防止了浪涌电压将开关电源损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种防雷电路示意图；

图2为本发明实施例提供的一种开关电源结构简化示意图；

图3为本发明实施例提供的一种防雷方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一、

本发明实施例提供了一种防雷电路21，如图1、2所示，该电路可以应用于开关电源上，开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。该电源20的输出端与终端设备30相连，该开关电源20包括变压器12，如图1和2所示的实心三角符号表示该变压器12的高压侧的地线端与大地相连，所述变压器12的低压侧的地线端不与大地相连，如图1和2所示的虚心三角符号表示该变压器的低压侧的地线端为悬空状态，该电路21包括防雷管11，该防雷管11一端与所述变压器12的高压侧的地线端电气相连，该防雷管11的另一端与所述变压器12的低压侧的地线端电气相连，该变压器的低压侧地线端与终端设备30的地线端电气相连，所述变压器12的高压侧的地线端、防雷管11和所述变压器12的低压侧的地线端组成的回路即为防雷电路21。这样当终端设备30上产生浪涌电压产生时，该终端设备30上的浪涌电压通过终端设备30上的防护器件，如TVS(Transient VoltageSuppressor，瞬态电压抑制器)管泄放到电源20的输出端的地线上，即变压器12的低压侧的地线端。

该防雷管11具体可以是气体放电管，在终端设备30正常工作时，或终端设备侧泄放到变压器12的低压侧的地线端的浪涌电压小于防雷管11的放电电压时，该防雷管11处于断开状态，这样小于防雷管11的放电电压的浪涌电压可以通过电源20的隔离器件泄放到大地，该电源20的隔离器件可以是变压器12或Y电容。当从终端设备30泄放到变压器12的低压侧的地线端的浪涌电压大于防雷管11的放电电压时，该防雷管11导通，在所述变压器12的高压侧的地线端、防雷管11和所述变压器的低压侧的地线端形成的回路中，防雷管11将该浪涌电压在该回路中泄放到变压器12的高压侧的地线端，由于该变压器12的高压侧的地线端与大地相连，即将该浪涌电压泄放到大地，从而防止了终端设备30上有大能量的浪涌电压时，损坏电源。

进一步的，该防雷管11的放电电压具体可以大于3000V，或者该防雷管11的放电电压可以根据电源的隔离器件的隔离电压来确定，如变压器、Y电容或光耦的隔离电压，优选的该防雷管11的放电电压可以是4000V。

例如，一般要求，开关电源的变压器的高压侧和低压侧之间的隔离器件可以抑制3000V以下的浪涌电压，这样为了有效的避免终端设备30侧的浪涌电压损坏电源20，防雷管11的放电电压可以大于3000V即可。通常变压器的高压侧和低压侧之间的隔离器件的隔离电压在设计的时候有一定裕量，即隔离电压可以高于3000V，则优选的，防雷管11的放电电压可以为4000V。这样可以在隔离器件还可以抑制浪涌电压的情况下，防止防雷管11导通后通过防雷管11将浪涌电压泄放到大地。

进一步的，该电路还可以包括第一隔离器件，在所述变压器12的高压侧的地线端、防雷管11和所述变压器12的低压侧的地线端组成的回路中，该第一隔离器件和防雷管11并联。

进一步的，该第一隔离器件具体可以是Y电容。

该第一隔离器件可以用于消除变压器12的高压侧的地线端和低压侧的地线端之间的干扰。

进一步，如图2所示，本发明实施例还提供了一种开关电源20，该开关电源20，包括上述实施例所提供的防雷电路21和变压器12。

当然该开关电源20还可以包括有第一防雷电路，防止市电接入到开关电源20时产生的浪涌电压的防雷电路、整流电路、滤波电路和稳压电路中的一个或多个。

由于整流、滤波和稳压电路等都是电子技术领域的现有技术，本实施例对此不作赘述。

其中，该第一防雷电路用于防止市电接入处的浪涌电压损坏开关电源20，该第一防雷电路可以采用防雷管或其它的隔离器件，本实施例对此不作限定。

进一步的，本发明实施例还提供了一种应用上述开关电源20(参见图2所示)的防雷方法，如图3所示，包括：

S301、所述变压器12的低压侧的地线端接收所述终端设备30泄放的浪涌电压。

所述终端设备30有相应的防护器件，如TVS管，终端设备30可以通过该防护器件将浪涌电压泄放到开关电源20的输出端的地线端，即变压器12的低压侧的地线端。

S302、当所述终端设备30泄放到所述变压器12的低压侧的地线端的浪涌电压大于所述防雷管11的放电电压，所述防雷管11导通，通过所述变压器12的高压侧的地线端、防雷管11和变压器12的低压侧的地线端组成的回路将所述浪涌电压泄放到所述变压器12的高压侧的地线端。由于该变压器12的高压侧的地线端与大地相连，即将该浪涌电压泄放到大地，从而防止了终端设备30上有大能量的浪涌电压时，损坏电源20。

进一步的，该防雷管11的放电电压具体可以大于3000V，或者该防雷管11的放电电压可以根据开关电源20的隔离器件的隔离电压来确定，如变压器、Y电容或光耦的隔离电压，优选的该防雷管11的放电电压可以是4000V。

例如，一般要求，开关电源的变压器的高压侧和低压侧之间的隔离器件可以抑制3000V以下的浪涌电压，这样为了有效的避免终端设备30侧的浪涌电压损坏电源，防雷管11的放电电压可以大于3000V即可。通常变压器12的高压侧和低压侧之间的隔离器件的隔离电压在设计的时候有一定裕量，即隔离电压可以高于3000V，则优选的，防雷管的放电电压可以为4000V。这样可以在隔离器件还可以抑制浪涌电压的情况下，防止防雷管导通将浪涌电压泄放到大地。

本发明实施例提供的防雷电路、开关电源和防雷方法，该防雷电路包括防雷管，该防雷电路应用在开关电源上，该电源的输出端与终端设备相连，该电源包括变压器，该变压器的高压侧的地线端与大地相连，该变压器的低压侧的地线端不与大地相连，该电路包括一防雷管，该防雷管一端与变压器的高压侧的地线端电气相连，该防雷管的另一端与变压器的低压侧的地线端电气相连，该低压侧的地线端与终端设备的地线端电气相连，所述变压器的高压侧地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成回路。这样当终端设备上有浪涌电压时，终端设备上的隔离防护器件将该浪涌电压泄放到电源的输出端的地线上，即变压器的低压侧的地线端。当浪涌电压小于防雷管的放电电压时，防雷管断开，该浪涌电压通过该电源的隔离器件如变压器、跨接在变压器的高压侧和低压侧的Y电容泄放到变压器的高压侧的地线端；当该浪涌电压大于防雷管的放电电压时，该防雷管导通，这样通过变压器的高压侧的地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成的回路，将该终端设备上的浪涌电压泄放到变压器的高压侧的地线端，即泄放到大地上，从而防止了浪涌电压将开关电源损坏。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种防雷电路，应用于开关电源上，所述电源的输出端与终端设备相连，所述电源包括变压器，所述变压器的高压侧的地线端与大地相连，所述变压器的低压侧的地线端不与大地相连，其特征在于，所述电路包括防雷管，所述防雷管一端与所述变压器的高压侧的地线端电气相连，所述防雷管的另一端与所述变压器的低压侧的地线端电气相连，所述变压器的低压侧的地线端与终端设备的地线端电气相连，所述变压器的高压侧的地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成回路，以便当所述终端设备上的浪涌电压大于所述防雷管的放电电压时，所述防雷管导通，所述防雷管将所述终端设备上的浪涌电压泄放到所述变压器的高压侧的地线端，其中，在所述变压器的高压侧的地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成的回路中，还有和所述防雷管并联的隔离器件。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述防雷管的放电电压大于3000V。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述隔离器件为Y电容。

4.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的防雷电路。

5.一种应用权利要求4所述的开关电源的防雷方法，其特征在于，包括：所述变压器的低压侧的地线端接收所述终端设备泄放的浪涌电压；

当所述终端设备泄放到所述变压器的低压侧的地线端的浪涌电压大于所述防雷管的放电电压，所述防雷管导通，通过所述变压器的高压侧的地线端、防雷管和变压器的低压侧的地线端组成的回路将所述浪涌电压泄放到所述变压器的高压侧的地线端。