CN201051668Y - 一种防雷击电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防雷击电路，包括压敏电阻，所述压敏电阻跨接在被保护电路的两根输入线之间，还包括限流组件，所述限流组件串联在所述被保护电路的输入线上。还包括火花间隙，通过火花间隙的放电使限流组件上的储存的能量释放。本实用新型的防雷击电路增设了限流组件，能够限制流入压敏电阻的电流，避免损坏压敏电阻，从而延长本实用新型的防雷击电路的使用寿命，使得本实用新型的防雷击电路更耐用。

Description

一种防雷击电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种防雷击电路。

背景技术

如图1、2所示，现有的防雷击电路包括采用气体放电管(Gas DischargeTube，简称GDT)的防雷击电路和采用压敏电阻(Voltage DependentResistor，简称VDR)的防雷击电路。

如图1所示，现有的采用GDT的防雷击电路通常用于保护敏感的电信设备和电子设施，其中GDT跨接在被保护电路的两根输入线之间。所述GDT在正常情况下为高阻抗状态，不会影响电路的正常工作；当发生雷击和/或设备开关操作导致的瞬时浪涌电压时，GDT会切换到低阻抗状态，从而将能量从被保护的敏感设备中转移，从而防止一般由雷击和设备开关操作导致的瞬时浪涌电压所造成的损坏。但GDT的价格一般比较贵，反应时间比较长，虽然它的电容量比较大.但对于一般电网出现的高速上升的雷击电压，它的实际动作时的电压比它标称的电压大得多。这会给被保护电路带来潜在的危险。

如图2所示，现有的采用压敏电阻的防雷击电路，压敏电阻跨接在被保护电路的两根输入线之间。压敏电阻的电压与电流不遵守欧姆定律，而成特殊的非线性关系。当压敏电阻两端所加电压低于压敏电阻的触发电压时，压敏电阻的电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过；当压敏电阻两端所加电压略高于压敏电阻的触发电压时，压敏电阻将迅速击穿导通，并由高阻态变为低阻态，工作电流急剧增大。压敏电阻的容量比较少，虽然能承受大部份雷击的情况的冲击电流，但每一次承受雷击电流后，其内部都会有所损坏，而且电流越大，损坏得越厉害。这使得采用压敏电阻的防雷击电路寿命一般较短。上述压敏电阻一般为金属氧化物压敏电阻，一般的金属氧化物压敏电阻多为氧化锌制造而成，压敏电阻有5mm、7mm、10mm、14mm、20mm等不同直径的大小，而直径最大的20mm的压敏电阻在单次脉冲测试的耐冲击电流约为6.5KA，其耐流能力一般，很容易损坏。

实用新型内容

本实用新型就是为了克服以上的不足，提出了一种不易损坏的防雷击电路。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种防雷击电路，包括压敏电阻，所述压敏电阻跨接在被保护电路的两根输入线之间，还包括限流组件，所述限流组件串联在所述被保护电路的输入线上。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案进一步予以解决：

还包括火花间隙；所述两根输入线分别为电源线或信号线、电源线或信号线的回路线，所述火花间隙一端与电源线或信号线输入端相连，另一端与电源线或信号线的回路线输入端相连，所述压敏电阻两端分别与被保护电路的两个输入端相连，所述限流组件串联在所述火花间隙与所述压敏电阻之间的输入线上，另一输入线直接与被保护电路的输入端相连。

还包括火花间隙；所述限流组件为两个，所述两根输入线分别为电源线或信号线和电源线或信号线的回路线，所述火花间隙一端与电源线或信号线输入端相连，另一端与电源线或信号线的回路线输入端相连，所述压敏电阻两端分别与被保护电路的两个输入端相连，所述两个限流组件分别串联在所述火花间隙与所述压敏电阻之间的两根输入线上。

所述限流组件为电感或正温度系数热敏电阻。

还包括火花间隙；所述限流组件为差模电感/共模电感，所述两根输入线分别为电源线或信号线和电源线或信号线的回路线，所述火花间隙一端与电源线或信号线输入端相连，另一端与电源线或信号线的回路线输入端相连，所述压敏电阻两端分别与被保护电路的两个输入端相连，所述差模电感/共模电感的两个绕组分别串联在所述火花间隙与所述压敏电阻之间的两根输入线上。

还包括第一、二火花间隙，所述限流组件包括第一、二限流组件，所述被保护电路有三根输入线，分别为第一电源/信号线、第二电源/信号线、地线，所述压敏电阻包括第一、二压敏电阻；所述第一火花间隙两端分别与第一电源/信号线的输入端和地线的输入端相连，所述第二火花间隙两端分别与第二电源/信号线的输入端和地线的输入端相连；所述第一压敏电阻两端分别与被保护电路的第一、三输入端相连，所述第二压敏电阻两端分别与被保护电路的第二、三输入端相连；所述被保护电路的第一输入端通过第一限流组件与第一电源/信号线相连，所述被保护电路的第二输入端通过第二限流组件与第二电源/信号线相连，所述被保护电路的第三输入端通过地线和地线的输入端相连。

所述限流组件为电感或正温度系数热敏电阻。

还包括第一、二火花间隙，所述限流组件为共模电感，所述被保护电路有三根输入线，分别为第一电源/信号线、第二电源/信号线、地线，所述压敏电阻包括第一、二压敏电阻；所述第一火花间隙两端分别与第一电源/信号线的输入端和地线的输入端相连，所述第二火花间隙两端分别与第二电源/信号线的输入端和地线的输入端相连；所述第一压敏电阻两端分别与被保护电路的第一、三输入端相连，所述第二压敏电阻两端分别与被保护电路的第二、三输入端相连；所述被保护电路的第一输入端通过共模电感的第一绕组与第一电源/信号线相连，所述被保护电路的第二输入端通过共模电感的第二绕组与第二电源/信号线相连，所述被保护电路的第三输入端通过地线和地线的输入端相连。

所述火花间隙用金属条或金属片制成尖形，装或焊在板PCB板上。

所述火花间隙用金属条或金属片制成尖形，装或焊在电源AC插头上。

本实用新型与现有技术对比的有益效果是：本实用新型的防雷击电路增设了限流组件，能够限制流入压敏电阻的电流，避免损坏压敏电阻，从而延长本实用新型的防雷击电路的使用寿命，使得本实用新型的防雷击电路更耐用。

特别的，本实用新型的防雷击电路还增设了火花间隙，通过火花间隙的放电使限流组件上的储存的能量释放，从而进一步使得压敏电阻所承受的电流被限制在安全的工作电流内，从而进一步延长本实用新型的防雷击电路的使用寿命。

本实用新型的防雷击电路由于限流组件和火花间隙的存在，可以选用直径较小的压敏电阻，从而降低成本。本实用新型的防雷击电路所采用的火花间隙只需用金属条或金属片制成、结构简单、制造成本低廉，从而进一步降低本实用新型的防雷击电路的成本。

附图说明

图1是现有的采用GDT的防雷击电路的结构示意图；

图2是现有的采用压敏电阻的防雷击电路的结构示意图；

图3是本实用新型的具体实施方式一的结构示意图；

图4是本实用新型的一种火花间隙的结构示意图；

图5a是本实用新型的另一种火花间隙的俯视结构示意图；

图5b是本实用新型的另一种火花间隙的侧视结构示意图；

图6是本实用新型的具体实施方式二的结构示意图；

图7是本实用新型的具体实施方式三的结构示意图；

图8是本实用新型的具体实施方式四的结构示意图；

图9是本实用新型的具体实施方式五的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一

如图3所示的防雷击电路包括压敏电阻VDR1、电感L1和火花间隙SG1。

所述火花间隙SG1一端与电源线或信号线的输入端A相连，另一端与电源线或信号线的回路线的输入端B相连；所述压敏电阻VDR1两端分别与被保护电路的第一输入端C和被保护电路的第二输入端D相连；所述电感L1串联在电源线或信号线输入端A与被保护电路的第一输入端C之间的电源线或信号线上，所述电源线或信号线的回路线的输入端B通过电源线或信号线的回路线与被保护电路的第二输入端D直接相连。

显然，所述电感L1也可串联在所述电源线或信号线的回路线的输入端B与被保护电路的第二输入端D之间的电源线或信号线的回路线上，所述电源线或信号线的输入端A通过电源线或信号线与被保护电路的第一输入端C直接相连。所述电感L1的电感量的范围为几百微亨(uH)到几十毫亨(mH)。

上述防雷击电路的工作原理如下：

当高能量的雷击电能通过电感L1传到压敏电阻VDR1后，压敏电阻VDR1的电压开始上升。当电压上升到压敏电阻VDR1的触发电压，压敏电阻VDR1很快就导通，压敏电阻VDR1两端的电压停留在它的导通电压附近，从而使连接在它后面的被保护电路的电压也被限制在一个安全水平。由于电流通过电感L1才流进压敏电阻VDR1，比未设有电感时流进压敏电阻的电流小很多，一般只有几十到几百安培，远远小于压敏电阻VDR1的一次耐冲击电流规格值，属于一个安全的工作电流。这样就不会对压敏电阻VDR1造成损坏，压敏电阻VDR1的使用寿命可以得到延长，这种防雷击电路不易损坏。

与此同时，火花间隙SG1上的电压不断上升，当它上升到空气的电离电压，火花间隙SG1开始放电，电感L1上的电流不再上升，储存在电感L1上的能量开始释放，电感L1的电流开始下降，直到电流下降到零，所以压敏电阻所承受的电流被限制在安全的工作电流内。

显然，上述电感L1也可以由其它限流组件代替。例如：正温度系数热敏电阻(PTC)，也就是可恢复式电子保险丝(Poly Switch)。使用PTC时，由于电流通过PTC才流进压敏电阻VDR1，当电流上升到接近PTC的标称电流值时，PTC的电阻迅速上升，电流迅速减少，火花间隙SG1上的电压亦很快上升，当它上升到空气的电离电压，火花间隙SG1开始放电，大部份雷击能量都会被火花间隙消耗掉，不会损坏PTC和压敏电阻。

使用本实用新型的思路，可以独立的制造成一个两端输入、两端输出的防雷击电路；或连同地线制造成为独立的三端输入、三端输出的防雷击器。上述防雷击电路的应用范围很广，可以用于电源输入或通讯器材的信号输入前的连接器，也可以是内置于各种电器、通讯设备和电源供应器和充电器等的里面，作为电源输入或信号输入电路的一部份。

上述电感L1可以是无磁芯的空气电感或有磁芯的电感，若是有磁芯的电感在几百A的电流时早已饱和，所以饱和后它的有效电感值是它的无磁芯电感值，磁芯几乎没有作用的。

上述火花间隙SG1可采用金属条或金属片制成，火花间隙的距离大小应配合安规要求。火花间隙的放电端通常制成尖形，使尖点的电场比其它地方大，容易将空气电离放电。这样的火花间隙SG1的反应时间会比较慢，一般约为数微秒。图4所示的火花间隙(Spark Gap)是用金属片1装或焊在印刷线路板(PCB)2上而制成的，图5a、5b所示的火花间隙是用金属片1装或焊在电源(AC)插头的金属片4上再用电线5连到PCB 2上。

具体实施方式二

本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：本具体实施方式增设了一个电感。如图6所示的防雷击电路包括压敏电阻VDR1、第一电感L1、第二电感L2和火花间隙SG1。

所述火花间隙SG1一端与电源线或信号线的输入端A相连，另一端与电源线或信号线的回路线的输入端B相连；所述压敏电阻VDR1两端分别与被保护电路的第一输入端C和被保护电路的第二输入端D相连。

所述第一电感L1串联在电源线或信号线输入端A与被保护电路的第一输入端C之间的电源线或信号线上，所述第二电感L2串联在所述电源线或信号线的回路线的输入端B与被保护电路的第二输入端D之间的电源线或信号线的回路线上。两个电感对称设计可使电路更平衡，减少干扰。

上述两个电感可以由一个有磁芯或无磁芯的差模电感的两个绕组代替。同样地，所述电感有没有磁芯效果几乎都是一样的。所述差模电感的总电感，会比独立电感的两个绕组的电感值的总和还要大，这是因为差模电感的两个绕组间互感而增加电感值。显然，上述两个电感可以由正温度系数热敏电阻分别取代。上述差模电感的两个绕组也可以由正温度系数热敏电阻分别取代。

具体实施方式三

本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：本具体实施方式的电感为有磁芯或无磁芯的共模电感。如图7所示的防雷击电路包括压敏电阻VDR1、共模电感L1和火花间隙SG1。

所述火花间隙SG1一端与电源线或信号线的输入端A相连，另一端与电源线或信号线的回路线的输入端B相连；所述压敏电阻VDR1两端分别与被保护电路的第一输入端C和被保护电路的第二输入端D相连。

所述共模电感L1的一个绕组串联在电源线或信号线的输入端A与被保护电路的第一输入端C之间的电源线或信号线上，所述共模电感L1的另一个绕组串联在电源线或信号线的回路线的输入端B与被保护电路的第二输入端D之间的电源线或信号线的回路线上。

所述共模电感的有效电感值少于两个绕组的空气线圈的电感之和，因为两个绕组的互感作用抵消了部份电感。共模电感常用于减少电磁干扰的滤波器中，这样就可将这两个电感共同使用，以节省金钱和空间。显然，上述共模电感的两个绕组可以由正温度系数热敏电阻分别取代。

具体实施方式四

本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：本具体实施方式是一种有三端输入的防雷击电路。如图8所示的防雷击电路包括第一压敏电阻VDR1、第二压敏电阻VDR2、第一电感L1、第二电感L2、第一火花间隙SG1和第二火花间隙SG2。

所述第一火花间隙SG1一端与第一电源线或第一信号线的输入端A相连，另一端与地线的输入端C相连，所述第二火花间隙SG2一端与第二电源线或第二信号线的输入端B相连，另一端与地线的输入端C相连。

所述第一压敏电阻VDR1一端与被保护电路的第一输入端D相连，另一端与被保护电路的第三输入端F相连，所述第二压敏电阻VDR2一端与被保护电路的第二输入端E相连，另一端与被保护电路的第三输入端F相连。

所述被保护电路的第一输入端D通过第一电感L1与第一电源/信号线的输入端A相连，所述被保护电路的第二输入端E通过第二电感L2与第二电源/信号线的输入端B相连，所述被保护电路的第三输入端F通过地线与地线的输入端C相连。

具体实施方式五

本具体实施方式与具体实施方式四的不同之处在于：本具体实施方式用一个共模电感代替具体实施方式四中的第一电感L1和第二电感L2。如图9所示的防雷击电路包括第一压敏电阻VDR1、第二压敏电阻VDR2、共模电感L1、第一火花间隙SG1和第二火花间隙SG2。

所述第一火花间隙SG1一端与第一电源线或第一信号线的输入端A相连，另一端与地线的输入端C相连，所述第二火花间隙SG2一端与第二电源线或第二信号线的输入端B相连，另一端与地线的输入端C相连。

所述第一压敏电阻VDR1一端与被保护电路的第一输入端D相连，另一端与被保护电路的第三输入端F相连，所述第二压敏电阻VDR2一端与被保护电路的第二输入端E相连，另一端与被保护电路的第三输入端F相连。

所述被保护电路的第一输入端D通过共模电感L1的第一绕组与第一电源/信号线的输入端A相连，所述被保护电路的第二输入端E通过所述共模电感L1的第二绕组与第二电源/信号线的输入端B相连，所述被保护电路的第三输入端F通过地线与地线的输入端C相连。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种防雷击电路，包括压敏电阻，所述压敏电阻跨接在被保护电路的两根输入线之间，其特征是：

还包括限流组件，所述限流组件串联在所述被保护电路的输入线上。

2.根据权利要求1所述的防雷击电路，其特征是：

还包括火花间隙；所述两根输入线分别为电源线或信号线、电源线或信号线的回路线，所述火花间隙一端与电源线或信号线输入端相连，另一端与电源线或信号线的回路线输入端相连，所述压敏电阻两端分别与被保护电路的两个输入端相连，所述限流组件串联在所述火花间隙与所述压敏电阻之间的输入线上，另一输入线直接与被保护电路的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的防雷击电路，其特征是：

还包括火花间隙；所述限流组件为两个，所述两根输入线分别为电源线或信号线和电源线或信号线的回路线，所述火花间隙一端与电源线或信号线输入端相连，另一端与电源线或信号线的回路线输入端相连，所述压敏电阻两端分别与被保护电路的两个输入端相连，所述两个限流组件分别串联在所述火花间隙与所述压敏电阻之间的两根输入线上。

4.根据权利要求1或2或3所述的防雷击电路，其特征是：

所述限流组件为电感或正温度系数热敏电阻。

5.根据权利要求1所述的防雷击电路，其特征是：

还包括火花间隙；所述限流组件为差模电感/共模电感，所述两根输入线分别为电源线或信号线和电源线或信号线的回路线，所述火花间隙一端与电源线或信号线输入端相连，另一端与电源线或信号线的回路线输入端相连，所述压敏电阻两端分别与被保护电路的两个输入端相连，所述差模电感/共模电感的两个绕组分别串联在所述火花间隙与所述压敏电阻之间的两根输入线上。

6.根据权利要求1所述的防雷击电路，其特征是：

还包括第一、二火花间隙，所述限流组件包括第一、二限流组件，所述被保护电路有三根输入线，分别为第一电源/信号线、第二电源/信号线、地线，所述压敏电阻包括第一、二压敏电阻；所述第一火花间隙两端分别与第一电源/信号线的输入端和地线的输入端相连，所述第二火花间隙两端分别与第二电源/信号线的输入端和地线的输入端相连；所述第一压敏电阻两端分别与被保护电路的第一、三输入端相连，所述第二压敏电阻两端分别与被保护电路的第二、三输入端相连；所述被保护电路的第一输入端通过第一限流组件与第一电源/信号线相连，所述被保护电路的第二输入端通过第二限流组件与第二电源/信号线相连，所述被保护电路的第三输入端通过地线和地线的输入端相连。

7.根据权利要求6所述的防雷击电路，其特征是：

所述限流组件为电感或正温度系数热敏电阻。

8.根据权利要求1所述的防雷击电路，其特征是：

还包括第一、二火花间隙，所述限流组件为共模电感，所述被保护电路有三根输入线，分别为第一电源/信号线、第二电源/信号线、地线，所述压敏电阻包括第一、二压敏电阻；所述第一火花间隙两端分别与第一电源/信号线的输入端和地线的输入端相连，所述第二火花间隙两端分别与第二电源/信号线的输入端和地线的输入端相连；所述第一压敏电阻两端分别与被保护电路的第一、三输入端相连，所述第二压敏电阻两端分别与被保护电路的第二、三输入端相连；所述被保护电路的第一输入端通过共模电感的第一绕组与第一电源/信号线相连，所述被保护电路的第二输入端通过共模电感的第二绕组与第二电源/信号线相连，所述被保护电路的第三输入端通过地线和地线的输入端相连。

9.根据权利要求2或3或5或6或7或8所述的防雷击电路，其特征是：

所述火花间隙用金属条或金属片制成尖形，装或焊在板PCB板上。

10.根据权利要求2或3或5或6或7或8所述的防雷击电路，其特征是：

所述火花间隙用金属条或金属片制成尖形，装或焊在电源AC插头上。

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