CN107482606A - 一种防止浪涌的电路、电磁兼容防护电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防止浪涌的电路、电磁兼容防护电路及开关电源，用于防止浪涌，对电路进行保护，而且可以保证在没有耐压测试螺钉孔时直流耐压测试正常进行。一种防止浪涌的电路，该电路连接在电源和地之间，该电路包括：气体放电管和安规电容；气体放电管和所述安规电容串联。而且，在车载和电力场景中，要求电源具有隔离特性，满足直流耐压要求。在直流耐压测试时，由于安规电容的存在，直流无法通过安规电容，因此气体放电管不会动作。因此，该电路可以在直流耐压测试时不拆卸气体放电管，不必在外壳上打耐压测试螺钉孔，成功进行直流耐压测试，满足了许多应用场景的使用要求，使得该防止浪涌电路的使用不受限制。

Description

一种防止浪涌的电路、电磁兼容防护电路及开关电源

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种防止浪涌的电路、电磁兼容防护电路及开关电源。

背景技术

为保护重要电路免受雷击浪涌或其他干扰信号的影响，一般会在电路输入端口增加电磁兼容(EMC，Electro Magnetic Compatibility)防护电路。

对于浪涌防护，通常是在防护电路前端共模防护电路处采用压敏电阻串联气体放电管的方式或者直接加气体放电管的方式，便于在前端泄放浪涌能量，进而起到保护后端重要电路的目的。

具体可以参见图1所示，L1为共模防护电路，RV2为压敏电阻，G1为气体放电管。即RV2和G1串联后连接在电源输入端RTN和地PE之间。当发生浪涌时，G1导通将浪涌泄放到地，起到保护作用。

但是，在车载和电力场景中，要求电源设备具备隔离特性，例如满足3000V直流耐压要求。一般做法是在直流耐压测试时，先通过耐压测试螺钉孔拆卸掉气体放电管，避免直流耐压通过气体放电管导通放电而使测试失败。测试完毕后正常使用时再通过耐压测试螺钉孔将气体放电管接回电路。

在某些电力应用场景中，要求浪涌等级较高(CM 4kV)，同时为了避免零线电压飘移造成防护器件误动作，要求电路免气体放电管设计；且考虑设备安全原因，不允许直流耐压测试时再拆卸设备(包括气体放电管和螺钉)。

在车载应用场景中，要求外壳具有IP67(代表对液态和固态微粒的防护能力，IP67表示防护灰尘吸入，防护短暂浸泡)防护等级，外壳不能设计耐压测试螺钉孔，因此也不能使用气体放电管。

发明内容

本申请提供了一种防止浪涌的电路、电磁兼容防护电路及开关电源，能够防止浪涌，对电路进行保护，而且可以保证在没有耐压测试螺钉孔时直流耐压测试正常进行。

第一方面，提供一种防止浪涌的电路，该电路连接在电源和地之间，该电路包括：气体放电管和安规电容；

所述气体放电管和所述安规电容串联。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，该电路还包括第一电阻；

所述第一电阻并联在所述气体放电管的两端。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第二种可能的实现方式中，该电路连接在电源和地之间，具体包括：

该电路连接在所述电源的正端和地之间。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第三种可能的实现方式中，该电路连接在电源和地之间，具体包括：

该电路连接在所述电源的负端和地之间。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第四种可能的实现方式中，该电路连接在电源和地之间，具体包括：

该电路包括两个；

其中一个电路连接在所述电源的正端和地之间，另一个电路连接在所述电源的负端和地之间。

结合第一方面及上述任一种可能的实现方式中，在第五种可能的实现方式中，所述安规电容为Y型安规电容。

第二方面，提供一种电磁兼容防护电路，包括所述的防止浪涌的电路。

第三方面，提供一种开关电源，包括所述的电磁兼容防护电路。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，该开关电源的外壳具有IP67或IP68防护等级。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

该防止浪涌的电路，连接于电源和地之间，该电路包括串联的气体放电管和安规电容。该防止浪涌电路可以在浪涌瞬间，通过气体放电管泄放浪涌能量(安规电容在浪涌瞬间呈现低阻抗特性，浪涌电流可以通过)，保护后端的重要电路。而且，在车载和电力场景中，要求电源具有隔离特性，满足3000V直流耐压要求。在直流耐压测试时，由于安规电容的存在，直流无法通过安规电容，因此气体放电管不会动作。因此，该电路可以在直流耐压测试时不拆卸气体放电管，不必在外壳上打耐压测试螺钉孔，成功进行直流耐压测试，满足了许多应用场景的使用要求，使得该防止浪涌电路的使用不受限制。

附图说明

图1为现有技术中的防止浪涌的电路的示意图；

图2为本申请实施例提供的防止浪涌的电路的一种示意图；

图3为本申请实施例提供的防止浪涌的电路的又一种示意图；

图4为本申请实施例提供的设置于电源负端和地之间的防止浪涌的电路的示意图；

图5为本申请实施例提供的设置于电源正端和地之间，并且也设置于在电源负端和地之间的防止浪涌的电路的示意图；

图6为本申请实施例提供的安规电容端与地相连的防止浪涌的电路的示意图；

图7为现有技术中的防止浪涌的电路测试得到的测试结果波形图；

图8为本申请提供的防止浪涌的电路测试得到的测试结果波形图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种防止浪涌的电路，用于在电磁兼容浪涌时，抑制浪涌，从而保护后级重要电路免受浪涌损害。

现有技术中，通过在防护电路前端共模输入处增加电磁兼容(EMC，ElectroMagnetic Compatibility)浪涌防护电路，在前端泄放浪涌能量，保护后端重要电路。

而在车载和电力场景中，往往要求电源设备具有隔离特性，即满足3000V直流耐压要求，为检测隔离特性是否满足直流耐压要求，需要进行相应的直流耐压测试。直流耐压测试时，一般先通过耐压测试螺钉孔，将气体放电管拆卸掉，以免在进行直流耐压测试时，气体放电管动作，即气体放电管导通放电，使得直流耐压测试失败。

在某些应用有IP67(代表对液态和固态微粒的防护能力，IP67表示防护灰尘吸入，防护短暂浸泡)或类似安全防护级别要求的场景下，外壳不能设计耐压测试螺钉孔。因此，在进行直流耐压测试时，为了防止直流电压导通气体放电管，导致耐压测试失败，EMC防护电路也无法直接使用气体放电管在前端泄放浪涌能量。

此外，在某些电力应用场景，要求浪涌等级较高，同时为了避免零线电压飘移造成防护器件误动作，要求免气体放电管设计。并且，出于对设备安全的考虑，也不允许在进行直流耐压测试时，通过耐压测试螺钉孔来拆卸气体放电管。因此，在以上场景下，EMC防护电路也无法直接使用气体放电管。

根据上述介绍可知，现有技术中的EMC防护电路，在很多实际场景中，无法直接使用气体放电管，利用气体放电管来防止浪涌受到很大的限制。

为了解决上述场景中防浪涌电路无法使用气体放电管的缺点，本申请实施例提供了一种防止浪涌的电路，该电路包括串联的气体放电管和安规电容。

由于安规电容具有隔断直流，疏通交流的特性，在进行浪涌防护时，安规电容将呈现低阻抗特性，因而浪涌能量可直接经过气体放电管，从而将能量泄放到地。即气体放电管在前端泄放浪涌能量，保护后端重要电路。而在进行直流耐压测试时，安规电容将呈现出高阻抗特性，即安规电容将隔断直流电压，进而直流电压无法经过气体放电管，即气体放电管不会动作，从而保证直流耐压测试的正常进行。

安规电容与普通电容不一样，普通电容在外部电源断开后，电荷会保留很长时间，如果用手触摸就会被电到，而安规电容则不会出现这个问题。并且，安规电容在电容器失效后，不会导致电击，也不会危及人身安全。因此，安规电容满足各种安全场景的需求。

安规电容分为X型和Y型。跨于“L-N”之间，即“火线-零线”之间的是X电容；跨于“L-G/N-G”之间，即“火线-地线或零线-地线”之间的是Y电容。

实施例一

参见图2，该图为本申请实施例提供的防止浪涌的电路的一种示意图。

本实施例提供的防止浪涌的电路连接在电源和地之间；

该电路包括：气体放电管G1和安规电容CY7；

所述气体放电管G1和所述安规电容CY7串联。

如图2所示，由气体放电管G1和安规电容CY7串联形成的防止浪涌的电路，连接于电源正端RTN和地PE之间。

另外，该防止浪涌的电路也可以连接于电源负端和地之间，即该防止浪涌的电路可被设置于任意需要进行浪涌防护的位置，在此对其不做任何限定。

在浪涌发生瞬间，安规电容CY7将呈现出低阻抗特性，即安规电容CY7表现出疏通交流的特性。进而可以传递浪涌能量至气体放电管G1，气体放电管G1与地PE导通，在前端直接将浪涌能量泄放至地PE，保护了后端重要电路。

在进行直流耐压测试时，安规电容CY7又将呈现出高阻抗的特性，即安规电容CY7表现出隔断直流特性。安规电容CY7隔断直流耐压，防止因气体放电管G1与地PE之间形成通路，而导通气体放电管G1，影响直流耐压测试的正常进行。这样，即可实现在不拆卸气体放电管，不在外壳上设计耐压测试螺钉孔的情况下，完成对设备的直流耐压测试。

值得说明的是，安规电容CY7与气体放电管G1的串联方式也不仅限于本实施例中提供的串联方式，图2中的CY7和G1可以互换位置，即可以使安规电容CY7端接地，也可以使气体放电管G1端接地，在此不做任何限定。

本发明提供的防止浪涌电路既可以在发生浪涌的瞬间，通过气体放电管在前端泄放浪涌能量，保护后端重要电路。而且，由于安规电容的存在，该防止浪涌的电路也可以在不拆卸气体放电管，不在外壳上设置耐压测试螺钉孔的情况下，直接进行直流耐压测试，在一般的应用场景中可以直接使用，不受限制。

实施例二

参见图3，该图为本申请实施例提供的防止浪涌的电路又一种示意图。

本实施例提供的防止浪涌的电路与图2所示电路的区别是该防止浪涌电路还包括：第一电阻R。

所述第一电阻R并联在所述气体放电管G1的两端。

如图3所示，该防止浪涌电路设置于电源正端RTN与地PE之间，且第一电阻R并联在气体放电管G1的两端。其中，第一电阻R一般采取阻值较大的电阻，其阻值具体需要根据G1的浪涌电压决定。

在进行直流耐压测试时，安规电容CY7由于起到了隔断直流耐压的作用，因此，在反复测试的过程中，安规电容CY7可能积累一部分残存的直流电压。为了延长安规电容CY7的使用寿命，可以通过在气体放电管G1两端并联第一电阻R，对安规电容CY7积累的残压进行释放，即安规电容CY7、第一电阻R和地PE之间形成一通路，通过该通路，可以释放安规电容CY7中的残压，进而，可以延长安规电容CY7的使用寿命。

另外，由于气体放电管G1存在使用寿命，当气体放电管G1动作一定次数以后，可能失效，例如，当在浪涌瞬间，气体放电管G1发生开路故障时，安规电容CY7上的电压无法泄放，此时，可以由第一电阻R来泄放安规电容CY7上的电压。

本申请实施例提供的防止浪涌的电路为一个时，可以连接在所述电源的正端和地之间；也可以连接在所述电源的负端和地之间。

当该防止浪涌的电路为两个时，其中一个电路连接在所述电源的正端和地之间，另一个电路连接在所述电源的负端和地之间。

例如，图2和图3所对应的实施例中的防止浪涌的电路均是连接在电源正极和地之间。

例如，如图4所示，该防止浪涌电路还可设置于电源负端-48V和地PE之间。值得说明的是，电源负端电压可以为任意电压值，并不限于-48V。

例如，如图5所示，还可在电源正端RTN和地PE之间，以及电源负端-48V和地PE之间均设置该防止浪涌电路。

例如，如图6所示，在该防止浪涌电路中，可将气体放电管G1与第一电阻R并联的支路和安规电容CY7的进行位置互换，即可以使安规电容CY7端与地PE相连，气体放电管G1与第一电阻R并联的支路与电源相连。

可以理解的是，防止浪涌的电路的位置并不仅限于本实施例中所提及的位置，还可以将该防止浪涌电路设置于任意需要进行浪涌防护的位置。并且安规电容CY7与气体放电管G1的位置可以互换，可以根据需要设置安规电容CY7与地PE相连，也可以设置气体放电管G1与地PE相连。

本实施例中，通过在气体放电管G1两端并联第一电阻R，实现对安规电容CY7中残压的泄放，以延长安规电容CY7的使用寿命。

本申请实施例提供的防止浪涌的电路在以下应用场景中具有重要的实际应用价值，这些应用场景一般均对EMC浪涌等级要求较高，例如包括但不限于：某些具有IP67或IP68等类似防尘防水防护等级要求的应用场景，以及某些不可拆卸设备的电力应用场景，某些零线电压有漂移，防护器件容易误动作的应用场景。

为了使本领域技术人员更直观地了解本申请实施例提供的防止浪涌的电路的有益效果，下面结合附图进行详细说明。

参见图7，该图为没有设置本申请实施例提供的防止浪涌的电路对应的测试波形图。

参见图8，该图为设有本申请实施例提供的防止浪涌的电路对应的测试波形图。

如图7所示，为现有技术中不加气体放电管的EMC防护电路，共模浪涌电压为负4.4kV，到后端模块端口的浪涌电压为负5.2kV，这样后端模块由于触发过流保护而掉电。对应于图6，后端模块端口是指共模电感L1的右侧，即输出端。

如图8所示，为本申请提供的防止浪涌的电路，共模浪涌电压为负4.4kV，到后端模块端口的浪涌电压为负3kV，显然相对于图7的负5.2kV，浪涌电压有明显的降低，即设置了本申请以上实施例提供的防止浪涌的电路后浪涌电压得到了有效的抑制，并且后端模块不会触发过流保护，也不掉电，可以保证输出正常。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种防止浪涌的电路，其特征在于，该电路连接在电源和地之间，该电路包括：气体放电管和安规电容；

所述气体放电管和所述安规电容串联。

2.根据权利要求1所述的防止浪涌的电路，其特征在于，该电路还包括第一电阻；

所述第一电阻并联在所述气体放电管的两端。

3.根据权利要求1或2所述的防止浪涌的电路，其特征在于，该电路连接在电源和地之间，具体包括：

该电路连接在所述电源的正端和地之间。

4.根据权利要求1或2所述的防止浪涌的电路，其特征在于，该电路连接在电源和地之间，具体包括：

该电路连接在所述电源的负端和地之间。

5.根据权利要求1或2所述的防止浪涌的电路，其特征在于，该电路连接在电源和地之间，具体包括：

该电路包括两个；

其中一个电路连接在所述电源的正端和地之间，另一个电路连接在所述电源的负端和地之间。

6.根据权利要求1或2所述的防止浪涌的电路，其特征在于，所述安规电容为Y型安规电容。

7.一种电磁兼容防护电路，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的防止浪涌的电路。

8.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求7所述的电磁兼容防护电路。

9.根据权利要求8所述的开关电源，其特征在于，该开关电源的外壳具有IP67或IP68防护等级。