CN108233352A - 一种防雷保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防雷保护装置，包括模块化的防雷保护电路，该模块化的防雷保护电路包括：与电网连接的火线和零线；分别与所述火线、零线以及地线连接、用于在遭遇雷击时将雷击产生的共模信号泄放至大地的第一保护电路；分别与所述火线和零线连接、用于在遭遇雷击时对雷击产生的差模信号进行钳位吸收的第二保护电路。本发明电路简单易制作、调试方便、体积小，安装和更换方便；在户外使用不但可以有效抑制雷击浪涌保护驱动电源和负载，同时还可以防潮、防水。在室内使用也可以有效抑制感应雷和瞬间的电网脉冲波动，最终有效的保护了室内的家用电器、电表等仪器设备，实用性非常广泛。

Description

一种防雷保护装置

技术领域

本发明涉及电器领域，更具体地说，涉及一种防雷保护装置。

背景技术

当前我国道路照明能耗十分严重，存在的主要问题有照明系统设计超标、照明控制方式落后、照明节能理念有误、照明节能措施单一，更重要的是雷击浪涌问题。大家都知道户外照明是不管天气晴朗天还是雷雨都要能正常工作，但如果电源没有防雷击、浪涌电路或防雷击、浪涌电路处理不当，就会导致整灯不能正常工作，最终定会遭到客户的投诉、抱怨，轻者退货返修、流失客户，重者赔款甚至赔到无法让企业正常运转，直至面临倒闭的局势。最后还得要花人力、物力、财力去进行检修整改。这明显与“建设节约型社会，打造绿色照明”给城市一道亮丽的风景线理念相悖。

于是在一些重大工程项目上非常重视，并通常采用行业竞标的方式来选择好的照明电源。这样就对电源的制造企业是来说既是机遇也是挑战，尤其是应用领域在户外照明电源更为突出，除了电源基本的电气性能要达到要求外，还必须符合各国的电网电压要求、安规要求、EMC要求，更重要的防雷击防浪涌，一定要符合IEC61000-4-5或GB/T17626.52008标准要求。很多电源制造厂商对防雷击防浪涌不够重视，对应用在户外场合的照明电源连6KV的8/20US组合波也达不到，结果宣称可以应用在路灯、隧道灯、景观灯、工矿灯、埋地灯等场合，甚至销往雷雨季节比较频繁的地区或偏远区域，经过一段时间后灯就陆续出现不亮了。

尤其是在高速路、机场、码头等交通要道出现此种现象时，检修拆装的工艺繁锁。应用在户外灯，雷击、浪涌是一个非常大的威胁，轻则导致电源和灯损坏，重则引起火灾或人员伤亡，产生巨大的损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种防雷保护装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种防雷保护装置，包括模块化的防雷保护电路，所述模块化的防雷保护电路包括：

与电网连接的火线和零线；

分别与所述火线、零线以及地线连接、用于在遭遇雷击时将雷击产生的共模信号泄放至大地的第一保护电路；

分别与所述火线和零线连接、用于在遭遇雷击时对雷击产生的差模信号进行钳位吸收的第二保护电路。

优选地，所述第一保护电路包括第一钳位电路、第二钳位电路以及第一放电电路；

所述第一钳位电路一端与所述火线连接，所述第一钳位电路另一端通过所述第一放电电路与所述地线连接；

所述第二钳位电路一端与所述零线连接，所述第二钳位电路另一端通过所述第一放电电路与所述地线连接。

优选地，所述第一钳位电路包括第一压敏管MOV1，所述第二钳位电路包括第二压敏管MOV2，所述第一放电电路包括第一放电管DR1；

所述第一压敏管MOV1一端与所述火线连接，所述第一压敏管MOV1另一端通过所述第一放电管DR1与所述地线连接；

所述第二压敏管MOV2一端与所述零线连接，所述第二压敏管MOV2另一端通过所述第一放电管DR1与所述地线连接。

优选地，所述第二保护电路包括第三钳位电路和第二放电电路；

所述第三钳位电路一端与所述火线连接，所述第三钳位电路另一端通过所述第二放电电路与所述零线连接。

优选地，所述第三钳位电路包括第三压敏管MOV3和第四压敏管MOV4，所述第二放电电路包括第二放电管DR2；

所述第三压敏管MOV3一端与所述火线连接，所述第三压敏管MOV3另一端通过所述第二放电管DR2与所述零线连接，所述第四压敏管MOV4一端与所述火线连接，所述第四压敏管MOV4另一端与所述第三压敏管MOV3和所述第二放电管DR2的串联连接端连接。

优选地，所述模块化的防雷保护电路还包括第一温度保险管TH1和第三温度保险管TH3；

所述第一温度保险管TH1一端与所述火线的输入端连接，所述第一温度保险管TH1另一端通过所述第三温度保险管TH3连接至所述火线的输出端；

所述第一温度保险管TH1与所述第三温度保险管TH3的串联连接端还与所述第一保护电路连接，所述第三温度保险管TH3与所述火线的输出端的串联连接端还与所述第二保护电路连接。

优选地，所述模块化的防雷保护电路还包括第二温度保险管TH2，所述第二温度保险管TH2一端与所述零线的输入端连接，所述第二温度保险管TH2另一端连接至所述零线的输出端，且还与所述第一保护电路连接。

优选地，还包括并联在所述火线的输出端与所述零线的输出端之间、用于指示所述防雷保护装置工作状态的指示电路。

优选地，还包括壳体，所述模块化的防雷保护电路设置在所述壳体内。

优选地，所述壳体两端还分别设有用于包覆所述模块化的防雷保护装置中的火线的输入线、零线的输入线、火线的输出线、零线的输出线的护线套；

所述护线套与所述壳体为一体成型结构。

实施本发明的防雷保护装置，具有以下有益效果：本发明电路简单易制作、调试方便、体积小，安装和更换方便；在户外使用不但可以有效抑制雷击浪涌保护驱动电源和负载，同时还可以防潮、防水。在室内使用也可以有效抑制感应雷和瞬间的电网脉冲波动，最终有效的保护了室内的家用电器、电表等仪器设备，实用性非常广泛。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的防雷保护装置中模块化的防雷保护电路的逻辑框图；

图2是本发明实施例提供的模块化的防雷保护电路的电路图；

图3是本发明实施例提供的防雷保护装置的外形图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

为了解决现有照明类电源、仪器/仪表等产品的防雷击、浪涌问题，本发明将防雷击电路模块化，在具体应用时只需要将此模块化的防雷保护电路接在电源的输入端，即可。该模块化的防雷保护电路既可以方便安装，也有利于电源在体积上实现小型化，还可以根据不同的客户的需要进行选择。本发明的防雷保护装置可实现差模可达到6KV(2欧姆)，共模可达到12KV(12欧姆)的防雷击、防浪涌能力，既可以在户外应用领域防雷击、防浪涌的缺陷，也可以解决现有电源已成型而无法增加防雷击、防浪涌电路的问题。

如图1至图3所示，为本发明实施例的防雷保护装置包括壳体11、以及设置在该壳体11内的模块化的防雷保护电路。如图1所示，L表示火线，N表示零线，L-IN为火线输入端、L-OUT为火线输出端、N-IN为零线输入端、N-OUT为零线输出端，FG为地线。该模块化的防雷保护电路可包括：与电网连接的火线和零线；分别与火线、零线以及地线连接、用于在遭遇雷击时将雷击产生的共模信号泄放至大地的第一保护电路10；分别与火线和零线连接、用于在遭遇雷击时对雷击产生的差模信号进行钳位吸收的第二保护电路20。其中，火线的L-IN和零线的N-IN作为该模块化的防雷保护电路的输入端接入电网，火线的L-OUT和零线的N-OUT作为该模块化的防雷保护电路的输出端接入驱动电源的输入端。

可以理解地，在正常工作时，即没有雷击浪涌信号输入或者瞬间信号弱时，第一保护电路10和第二保护电路20均处于截止状态、不导通，电网电压经火线、零线输出给驱动电源。当该模块化的防雷保护电路的输入端遭受雷击浪涌信号或者瞬间的浪涌电压波动信号而导致高电压和大电流时，若浪涌信号为共模信号(即线对地的干扰)，第一保护电路10瞬间导通，抑制输入端的共模信号并将共模信号进行钳位吸收，同时将共模信号迅速泄放到大地，进而使剩下的残压输入到所接驱动电源时，不足以使电源损坏，最终有效的保护驱动电源以及驱动电源所接的负载。若浪涌信号为差模块信号(即线对线的干扰)，第二保护电路20瞬间导通，抑制输入端的差模信号并将差模信号进行钳位吸收，以保护后级所接的驱动电源和负载。

在一些实施例中，第一保护电路10可包括第一钳位电路、第二钳位电路以及第一放电电路；第一钳位电路一端与火线连接，第一钳位电路另一端通过第一放电电路与地线连接；第二钳位电路一端与零线连接，第二钳位电路另一端通过第一放电电路与地线连接。

如图2所示，作为选择，第一钳位电路包括第一压敏管MOV1，第二钳位电路包括第二压敏管MOV2，第一放电电路包括第一放电管DR1；第一压敏管MOV1一端与火线连接，第一压敏管MOV1另一端通过第一放电管DR1与地线连接；第二压敏管MOV2一端与零线连接，第二压敏管MOV2另一端通过第一放电管DR1与地线连接。可以理解地，在正常工作时，第一压敏管MOV1、第二压敏管MOV2、以及第一放电管DR1均达不到开启电压，处于截止状态，不导通，因此，在正常工作时，对电路不产生影响，也不产生损耗。当遭遇雷击浪涌时，第一压敏管MOV1、第二压敏管MOV2的阻值瞬间变小，第一放电管DR1内部瞬间短路，因此，在遭遇雷击的瞬间，雷击产生的强大电压和电流被第一压敏管MOV1、第二压敏管MOV2和第一放电管DR1快速泄放到大地，避免强大电压和电流直接进行驱动电源而损坏驱动电源和负载。

可选的，第一放电管DR1可以为气体放电管，其中，该气体放电管内存储大量的惰性气体，惰性气体稳定性非常高，因此，在正常情况下，惰性气体不会发生作用，表现在电路上则为气体放电管为稳定可靠的截止状态，只有遭遇强大电压和电流时，气体放电管才会导通。

本发明实施例中，第二保护电路20可以包括第三钳位电路和第二放电电路。第三钳位电路一端与火线连接，第三钳位电路另一端通过第二放电电路与零线连接。

再如图2所示，作为选择，第三钳位电路包括第三压敏管MOV3和第四压敏管MOV4，第二放电电路包括第二放电管DR2。第三压敏管MOV3一端与火线连接，第三压敏管MOV3另一端通过第二放电管DR2与零线连接，第四压敏管MOV4一端与火线连接，第四压敏管MOV4另一端与第三压敏管MOV3和第二放电管DR2的串联连接端连接。

可以理解地，在正常工作时，第三压敏管MOV3、第四压敏管MOV4以及第二放电管DR2均达不到开启电压，处于截止状态，不导通，因此，在正常工作时，对电路不产生影响，也不产生损耗。当遭遇雷击浪涌时，第三压敏管MOV3和第四压敏管MOV4的阻值瞬间变小，第二放电管DR2内部瞬间短路，此时，雷击产生的强大电压和电流被第三压敏管MOV3和第四压敏管MOV4快速抑制及钳位吸收，最终将浪涌电压钳位在第三压敏管MOV3、第四压敏管MOV4以及第二放电管DR2所能承受的范围内，剩下的残压输入到驱动电源中不足以损坏驱动电源，最终有效的保护驱动电源和驱动电源所接的负载。

可选的，第二放电管DR2也可以为气体放电管。

综上，本发明实施例的防雷保护装置，不管交流输入端所遭遇的雷击浪涌信号是共模信号还是差模信号，均可有效地抑制共模信号或差模信号所产生的强大电压和电流，避免雷击产生的强大电压和电流直接输入驱动电源而损坏驱动电源和负载。且本发明的防雷保护装置调试很方便，体积小、安装和更换也很方便，可满足客户端的不同需求，适用性非常广泛。

进一步地，本发明的防雷保护装置还可以适应不同类型的驱动电源，具体可适用于带3PIN输入的驱动电源(如带金属外壳的驱动电源或金属外壳电气设备)，也适用于带2PIN输入的驱动电源(如塑胶外壳的驱动电源或用于室内带2PIN输入线的仪器、仪表等设备)。当用于带3PIN输入的驱动电源时，火线的输出端L-OUT、零线的输出端N-OUT以及地线FG依次对应接驱动电源的输入端的L线、N线以及保护地线；当用于带2PIN输入的驱动电源时，本发明的防雷保护装置的火线的输出端L-OUT和零线的输出端N-OUT分别对应接驱动电源的输入端的L线和N线，地线FG不用接。换言之，可根据不同的驱动电源选择不同的接法，以满足不同驱动电源的防雷需求，增强了本发明防雷保护装置的应用领域和实用性。

本发明防雷保护装置的壳体11可采用热塑性塑料加工成型的软胶材质，例如，可选用TPE材质，且该壳体11为经过两次注塑工艺成型的，具有高可靠性的防潮、防水效果。另外，该壳体11体积小、重量经、安装便捷。

作为选择，该壳体11的两端还分别设有用于包覆防雷保护装置中的火线的输入线、零线的输入线、火线的输出线、零线的输出线的护线套12。具体的，模块化的防雷保护电路中的火线、零线以及地线的两端(输入端和输出端)从该壳体11的两端引入和引出，此时，由该壳体11两端的护线套12将电线包覆在内，以达到保护电线的目的。

进一步地，两端的护线套12与该壳体11为一体成型结构。在具体的成型过程中，直接将护线套12与该壳体11融为一体，进而有效的降低了制作成本、简化了制作流程，也杜绝了水沿着线材渗透到壳内而导致绝缘阻抗下降、或者损坏内部电路。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的防雷保护装置还第一温度保险管TH1、第二温度保险管TH2、以及第三温度保险管TH3。

第一温度保险管TH1一端与火线的输入端连接，第一温度保险管TH1另一端通过第三温度保险管TH3连接至火线的输出端；

第一温度保险管TH1与第三温度保险管TH3的串联连接端还与第一保护电路10连接，第三温度保险管TH3与火线的输出端的串联连接端还与第二保护电路20连接。

第二温度保险管TH2，第二温度保险管TH2一端与零线的输入端连接，第二温度保险管TH2另一端连接至零线的输出端，且还与第一保护电路10连接。

作为选择，第一温度保险管TH1、第二温度保险管TH2以及第三温度保险管TH3均为高温度保险管，额定温度可达到120度以上。

可以理解地，当雷击产生的强大电压和电流超过第一保护电路10和第二保护电路20所承受的范围时，通过第一保险管TH1、第二保险管TH2以及第三保险管TH3可以将电路切断，进而避免后级接入的驱动电源和负载被强大的电压和电流损坏。

具体的，如图2所示，当雷击产生的瞬间浪涌信号为差模信号时，第一保护电路10截止，第二保护电路20导通，雷击产生的差模信号(例如，从L-IN端输入)先通过第一温度保险管TH1和第二温度保护管后，第三压敏管MOV3、第四压敏管MOV4以及第二放电管DR2导通，第三压敏管MOV3、第四压敏管MOV4以及第二放电管DR2对L-IN端输入的差模信号进行抑制和钳位吸收，避免该瞬间高压直接流入驱动电源而损坏驱动电源及负载，同时，当L-IN端输入的差模信号超过第三压敏管MOV3、第四压敏管MOV4以及第二放电管DR2所承受的极限值且持续时间较长时，第一温度保险管TH1和/或第三温度保险管TH3会越来越热，当发热的温度达到第一温度保险管TH1和/或第三温度保险管TH3的额定温度时，第一温度保险管TH1和/或第三温度保险管TH3熔断，后级电路将无电压输入，进一步对后级接入的驱动电源起到保护作用。

或者，雷击产生的差模信号从N-IN端输入，该差模信号先通过第二温度保险管TH2后，第三压敏管MOV3、第四压敏管MOV4以及第二放电管DR2导通，第三压敏管MOV3、第四压敏管MOV4以及第二放电管DR2对N-IN端输入的差模信号进行抑制和钳位吸收，避免该瞬间高压直接流入驱动电源而损坏驱动电源及负载，同时，当N-IN端输入的差模信号超过第三压敏管MOV3、第四压敏管MOV4以及第二放电管DR2所承受的极限值且持续时间较长时，第二温度保险管TH2会越来越热，当发热的温度达到第二温度保险管TH2的额定温度时，第二温度保险管TH2熔断，后级电路将无电压输入，进一步对后级接入的驱动电源起到保护作用。

当雷击产生的瞬间浪涌信号为共模信号时，第一保护电路10导通，第二保护电路20截止，第一压敏管MOV1和第一放电管DR1导通，雷击产生的共模信号(例如，从L-IN端输入)先通过第一温度保险管TH1后，再经过第一压敏管MOV1和第一放电管DR1回到大地，第一压敏管MOV1和第一放电管DR1对输入的共模信号进行抑制和钳位吸收，同时快速泄放至大地，最终将浪涌电压钳位在第一压敏管MOV1和第一放电管DR1的极限值上，剩下的残压输入到驱动电源中时不足以使电源损坏，最终有效的保护驱动电源和负载(如LED灯)。进一步地，当L-IN端输入的共模信号超过第一压敏管MOV1和第一放电管DR1的极限值且持续时间较长时，第一温度保险管TH1会越来越热，当发热温度达到第一温度保险管TH1的额定温度时，第一温度保险管TH1熔断，后级电路将无电压输入，进一步对后级接入的驱动电源起到保护作用。

或者，雷击产生的共模信号从N-IN端输入时，该共模信号先通过第二温度保险管TH2后，第二压敏管MOV2和第一放电管DR1导通，第二压敏管MOV2和第一放电管DR1对输入的共模信号进行抑制和钳位吸收，同时快速泄放至大地，最终将浪涌电压钳位在第二压敏管MOV2和第一放电管DR1的极限值上，剩下的残压输入到驱动电源中时不足以使电源损坏，最终有效的保护驱动电源和负载(如LED灯)。进一步地，当N-IN端输入的共模信号超过第二压敏管MOV2和第一放电管DR1的极限值且持续时间较长时，第二温度保险管TH2会越来越热，当发热温度达到第二温度保险管TH2的额定温度时，第二温度保险管TH2熔断，后级电路将无电压输入，进一步对后级接入的驱动电源起到保护作用。

如图2所示，本发明实施例的防雷保护装置还包括并联在火线的输出端与零线的输出端之间、用于指示防雷保护装置工作状态的指示电路30。

作为选择，该指示电路30可包括限流电阻R1、指示LED灯、二极管D1以及电阻R2。限流电阻R1一端接入火线，另一端与指示LED灯的正极连接，指示LED灯的负极与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极通过电阻R2接入零线。可以理解地，通过在指示LED灯的负极接入二极管D1，可以避免指示LED灯被反向击穿，有效保护指示LED灯。

在具体应用时，本发明的防雷保护装置的输入端直接与电网连接，地线FG接地，输出端连接驱动电源再接入负载(如LED灯具)。在正常工作状态下，第一保护电路10、第二保护电路20均处于截止状态，此时，电网电压由L-IN和N-IN接入，并经过第一温度保险管TH1、第二温度保险管TH2和第三温度保险管TH3后直接给指示LED灯供电，此时，指示LED灯亮，说明有电输出给驱动电源。当第一温度保险管TH1、第二温度保险管TH2或第三温度保险管TH3中的任意一个熔断时，指示LED灯因无供电电压输入，指示LED灯不亮，此时，通过指示LED灯可以确定防雷保护装置无电压输出给驱动电源。另外，当在驱动电源的输入端接入本防雷保护装置时，若负载端的LED灯具不工作，可通过防雷保护装置上的指示LED灯确定是驱动电源的问题还是防雷保护装置的问题。例如，当负载端的LED灯具不工作时，若防雷保护装置上的指示LED灯亮，则可确定是驱动电源的问题导致负载端的LED灯具不工作，加快了解决问题的速度。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种防雷保护装置，其特征在于，包括模块化的防雷保护电路，所述模块化的防雷保护电路包括：

与电网连接的火线和零线；

分别与所述火线、零线以及地线连接、用于在遭遇雷击时将雷击产生的共模信号泄放至大地的第一保护电路；

分别与所述火线和零线连接、用于在遭遇雷击时对雷击产生的差模信号进行钳位吸收的第二保护电路。

2.根据权利要求1所述的防雷保护装置，其特征在于，所述第一保护电路包括第一钳位电路、第二钳位电路以及第一放电电路；

所述第一钳位电路一端与所述火线连接，所述第一钳位电路另一端通过所述第一放电电路与所述地线连接；

所述第二钳位电路一端与所述零线连接，所述第二钳位电路另一端通过所述第一放电电路与所述地线连接。

3.根据权利要求2所述的防雷保护装置，其特征在于，所述第一钳位电路包括第一压敏管MOV1，所述第二钳位电路包括第二压敏管MOV2，所述第一放电电路包括第一放电管DR1；

所述第一压敏管MOV1一端与所述火线连接，所述第一压敏管MOV1另一端通过所述第一放电管DR1与所述地线连接；

所述第二压敏管MOV2一端与所述零线连接，所述第二压敏管MOV2另一端通过所述第一放电管DR1与所述地线连接。

4.根据权利要求1所述的防雷保护装置，其特征在于，所述第二保护电路包括第三钳位电路和第二放电电路；

所述第三钳位电路一端与所述火线连接，所述第三钳位电路另一端通过所述第二放电电路与所述零线连接。

5.根据权利要求4所述的防雷保护装置，其特征在于，所述第三钳位电路包括第三压敏管MOV3和第四压敏管MOV4，所述第二放电电路包括第二放电管DR2；

所述第三压敏管MOV3一端与所述火线连接，所述第三压敏管MOV3另一端通过所述第二放电管DR2与所述零线连接，所述第四压敏管MOV4一端与所述火线连接，所述第四压敏管MOV4另一端与所述第三压敏管MOV3和所述第二放电管DR2的串联连接端连接。

6.根据权利要求1所述的防雷保护装置，其特征在于，所述模块化的防雷保护电路还包括第一温度保险管TH1和第三温度保险管TH3；

所述第一温度保险管TH1一端与所述火线的输入端连接，所述第一温度保险管TH1另一端通过所述第三温度保险管TH3连接至所述火线的输出端；

所述第一温度保险管TH1与所述第三温度保险管TH3的串联连接端还与所述第一保护电路连接，所述第三温度保险管TH3与所述火线的输出端的串联连接端还与所述第二保护电路连接。

7.根据权利要求1所述的防雷保护装置，其特征在于，所述模块化的防雷保护电路还包括第二温度保险管TH2，所述第二温度保险管TH2一端与所述零线的输入端连接，所述第二温度保险管TH2另一端连接至所述零线的输出端，且还与所述第一保护电路连接。

8.根据权利要求1所述的防雷保护装置，其特征在于，还包括并联在所述火线的输出端与所述零线的输出端之间、用于指示所述防雷保护装置工作状态的指示电路。

9.根据权利要求1-8任一项所述的防雷保护装置，其特征在于，还包括壳体，所述模块化的防雷保护电路设置在所述壳体内。

10.根据权利要求9所述的防雷保护装置，其特征在于，所述壳体两端还分别设有用于包覆所述模块化的防雷保护装置中的火线的输入线、零线的输入线、火线的输出线、零线的输出线的护线套；

所述护线套与所述壳体为一体成型结构。