CN202564933U - 供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种供电装置。其中，该供电装置包括：过流保护电路，与上述供电装置的电源的电压输入端相连；浪涌防护电路，与上述供电装置的电源的电压输出端相连，其中，该浪涌防护电路由放电管、电感和瞬态电压抑制器依次连接所组成的环路构成。通过本实用新型，电源的电压输入端连接有过流保护电路，电源的电压输出端连接有浪涌防护电路，过流保护电路和浪涌防护电路相互配合实现对电源的电压输出端的浪涌防护，解决了相关技术中对于电源输出端的浪涌防护电路设计较复杂的问题，该装置电路简单易实现，有效的减少元器件的使用数量，降低成本，提高系统的工作性能和防护可靠性。

Description

供电装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种供电装置。

背景技术

对于目前很多在用的通讯设备，都会存在通讯设备在室内而供电端在室外的情况，导致供电线路同用电设备之间可能距离非常远，容易感应或耦合出浪涌电压，浪涌电压是指超出正常工作电压的瞬间过电压，因此在通讯设备的供电端口和用电设备的输入端口都会配置可靠的防雷措施，以保护通讯设备的供电端口或用电设备，以免造成设备的损坏。

对于在出现浪涌电压时如何保护通讯设备，相关技术中有两种实现方式，第一种实现方式如图1所示的浪涌防护电路的电路图，该电路的工作原理是：当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极10间的间隙将放电击穿，放电管由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电电弧所决定的残压水平。维持辉光放电的电压值比维持弧光放电电压值要大。在一般的应用中，在辉光放电区不容易产生续流，在电弧区可能产生续流，此时就需要采取限流措施，例如可以使用正温度系数的电阻或者熔断器，与压敏电阻20串联使用等。该电路中在放电管的串联回路上增加了一个熔断保险丝30，一旦外来的过电压、雷击或者电涌出现在保护装置的两端，气体放电管就从绝缘状态转化为导通状态，使保险丝30熔断，从而实现对设备的保护。在正常状态下，该电路对一次的雷击或者电涌能起到防护作用，但是上述的保护方式也可能对输入电源的瞬态尖峰电压起作用，因此有可能会发生误动作，并且只能对输入过电压动作一次，保险丝熔断后无法恢复成原先的状态，因此放电管无法重复使用。

第二种实现方式如图2所示的浪涌防护电路，该电路在电源输入端Vi和输出端Vo之间采用常见的输出加压敏RV1和放电管FV1来实现第一级浪涌防护，防护器件在此会吸收浪涌的大部分能量，并通过电感L1退耦降低残压后，经过二级防雷，保护器件将残压降低到电源能够承受的范围。上述电路时针对电源输入端的浪涌防护，该电路在方案实现上非常复杂，元器件比较多，占板面积非常大。若第一级直接在输出上加压敏RV1或瞬态电压抑制器，则由于这两种元器件的寄生电容比较大，可能会影响系统的工作。

针对相关技术中对于电源输出端的浪涌防护电路设计较复杂的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中对于电源输出端的浪涌防护电路设计较复杂的问题，本实用新型提供了一种供电装置，以至少解决上述问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种供电装置，该供电装置包括：过流保护电路，与上述供电装置的电源的电压输入端相连；浪涌防护电路，与上述供电装置的电源的电压输出端相连，其中，该浪涌防护电路由放电管、电感和瞬态电压抑制器依次连接所组成的环路构成。

上述过流保护电路由控制器、电阻和MOS管构成；控制器，与上述电阻和上述MOS管相连，用于检测到上述电阻上的电流值超过电流阈值时，向上述MOS管发送控制信号；MOS管，用于在接收到上述控制器发送的控制信号后，关闭自身开关以减小上述电阻上的电流值。

上述电阻的个数可以是一个或多个。

上述放电管，用于在感应到浪涌电压出现时，由绝缘状态转化为导通状态；以及在感应到流经上述放电管的电流值小于设定阈值时，由导通状态转化为绝缘状态。

上述浪涌防护电路包括：上述放电管的一端与上述电感的一端相连，上述电感的另一端与上述瞬态电压抑制器的一端相连，上述瞬态电压抑制器的另一端与上述放电管的另一端相连。

上述电感的个数可以是一个或多个。

通过本实用新型，电源的电压输入端连接有过流保护电路，电源的电压输出端连接有浪涌防护电路，过流保护电路和浪涌防护电路相互配合实现对电源的电压输出端的浪涌防护，解决了相关技术中对于电源输出端的浪涌防护电路设计较复杂的问题，该装置电路简单易实现，有效的减少浪涌保护元器件的使用数量，降低成本，提高了系统的工作性能和防护可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的第一种浪涌防护电路的电路图；

图2是根据相关技术的第二种浪涌防护电路的电路图；

图3是根据本实用新型实施例的供电装置的电路图；

图4是根据本实用新型实施例的供电装置的具体电路图；

图5是根据本实用新型实施例的供电装置的另一种具体电路图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

对于相关技术中的浪涌防护电路，该电路中单独使用压敏或瞬态电压抑制器，防护器件寄生电容大，容易影响系统信号，放电管寄生电容小，但不能直接并联在输出端口，并且该电路结构复杂，元器件较多，基于此，本实用新型实施例提供了一种供电装置，该装置包括过流保护电路1和浪涌防护电路2，如图3所示，上述过流保护电路1与上述供电装置的电源2的电压输入端Vi相连，上述浪涌防护电路2与上述供电装置的电源的电压输出端Vo相连，其中，该浪涌防护电路2由放电管FV1、电感L1和瞬态电压抑制器VT1依次连接所组成的环路构成。

在上述装置中，电源的电压输入端Vi是设备供电的输入端，电压输出端Vo是设备供电的输出端，后端可接负载，如图3所示，过流保护电路1的一端与电压输入端Vi相连，另一端与电压输出端Vo相连，浪涌防护电路2的一端与电压输入端Vi相连，另一端与电压输出端Vo相连，即过流保护电路1和浪涌防护电路2跨接在电压输入端Vi和电压输出端Vo之间，过流保护电路1和浪涌防护电路2相互配合实现对电源2的电压输出端Vo的浪涌防护，解决了相关技术中对于电源输出端的浪涌防护电路设计较复杂的问题，该装置电路简单易实现，有效的减少元器件的使用数量，降低成本，并起到可靠防护的作用。

图4是根据本实用新型实施例的供电装置的具体电路图，如图4所示，C1是隔直电容，将信号耦合到电源线缆上传输。浪涌防护电路2主要由放电管FV1和其他浪涌保护器件构成，在浪涌电压出现的时候，浪涌防护电路2通过降低浪涌电压来保护供电设备的输出端。下面对其具体构造进行介绍，如图4所示，电感L1(电感的个数可以是一个或多个，例如图4所示的两个电感：L1和L2)、瞬态电压抑制器VT1和放电管FV1构成了浪涌防护电路2，放电管FV1的一端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与瞬态电压抑制器VT1的一端相连，瞬态电压抑制器VT1的另一端与放电管FV1的另一端相连，这样就由放电管FV1、电感L1和瞬态电压抑制器VT1依次连接组成了环路。

设置在电源2的电压输出端Vo的放电管FV1处于正常使用状态时，电路中的电压不会达到放电管的击穿电压，此时电路正常工作。如果端子或者线缆上受到感应雷击，或者浪涌电压作用，此时的外加电压超过了气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电管击穿。放电管被击穿后发生弧光放电现象，由于弧光电压低，仅为几十伏，从而可在短时间内限制浪涌电压的进一步上升，从而限制浪涌电压，同时，瞬态电压抑制器VT1也对浪涌电压起到抑制的作用，电感L1作为退耦电感可以降低浪涌时候的残压水平，对电路起到过压保护作用。

在浪涌防护电路2对电路进行浪涌防护操作时，由于放电管FV1被击穿后负载电流变大，过流保护电路1检测流经上述过流保护电路1的电流值，并按照需要设定过流保护的电流阈值，当过流保护电路1的电流值超过上述电流阈值时，过流保护电路1执行过流保护动作，关断MOS管VT2的开关，从而关断输出电压从而减小电流，在电流降到位置弧光状态所需的最小电流值时，弧光放电停止，放电管恢复正常阻断状态，同时，过流保护电路1中的控制器11检测到电阻R1上的电流低于上述最小电流值时，驱动MOS管VT2变为导通状态，从而使电路正常工作。

基于上述的放电管FV1的工作流程，本实施例提供了一种优选实施方式，即放电管FV1用于在感应到浪涌电压出现时，由绝缘状态(即上述正常阻断状态)转化为导通状态(即上述被击穿状态)，以及在感应到流经放电管FV1的电流值小于设定阈值时，由导通状态转化为绝缘状态。这样，放电管就可以重复利用，避免了现有技术中因为保险丝熔断而只能使用一次放电管的弊端。

前面介绍了过流保护电路1的工作流程，其构造有多种实现方式，只要能实现对电路的过流保护作用即可，本实施例以图4所示的电路图进行举例介绍，如图4所示，电压输入端Vi是电源部分，过流保护电路1中串联了MOS管VT2，电压输入端Vi与MOS管VT2的源极之间串联了电阻R1，过流保护电路1可以直接采样电阻R1上的电流，从而完成对电路的过流保护，具体的过流保护流程前面已经进行了介绍，在此不再赘述。当然，上述采样过程也可以使用热插拔保护芯片集成实现该功能。

基于上述结构，本实施例提供了一种优选实施方式，即过流保护电路1由控制器11、电阻R1和MOS管VT2构成，控制器11与电阻R1、MOS管VT2相连，用于检测到电阻R1上的电流值超过电流阈值时，向MOS管VT2发送控制信号，MOS管VT2在接收到控制器11发送的控制信号后，关闭自身开关以减小电阻R1上的电流值。其中，上述电阻R1的个数可以是一个或多个。

下面结合优选实施例和附图对上述实施例的实现过程进行详细说明。

图5是根据本实用新型实施例的供电装置的另一种具体电路图，如图5所示，该电路是基本的同步整流降压式变换电路(buck电路)，整个电路由三部分构成，其中MOS管VT1、MOS管VT2、电感L1和电容C1构成了基本的buck电路，VT1是同步整流的上管，VT2是同步整流的下关，也可以使用二极管来代替，图5仅给出示例性说明，电路的具体元器件的构造方式并不限于此。VT1和VT2交替开通和关闭，使输出信号成为脉宽可调制的方波，L1和C1构成滤波器，使输出电压成为有微小脉动的直流电压。脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，简称为PWM)控制器控制整个buck电路的工作，通过电阻R1或者R2采样输出电流，并控制脉宽调制的工作，过流保护装置在很多DCDC(不同直流电源值的转换，即直流转化为交流后，再转化为直流)的buck芯片中都已经集成，有些芯片通过检测MOS管的导通电阻上的压降来实现。

电感L2、瞬态电压抑制器VT3和放电管FV1构成了浪涌防护电路，VT1、VT2和电阻R1、R2构成了过流保护电路。当浪涌电压出现时，FV1由绝缘状态转化为导通状态，L2作为退耦电感来降低浪涌时候的残压水平。在FV1导通时，输出电流增大，过流保护电路从电阻R1或R2上检测到电流值上升，当过流保护电路检测到R1或R2上的电流值超过设定的电流阈值时，输出关断信号，关断MOS管VT1或VT2，此时放电管上的电流迅速减小至放电管在电弧区的续流以下，最终放电管恢复阻断状态，过流保护电路检测到电阻R1或R2上的取样电流低于电弧区的续流以下时，PWM芯片驱动MOS管正常工作，同时整个电路也可以正常工作。

从以上的描述中可以看出，针对输出供电设备与用电设备远距离传输可能引起的浪涌防护现象，本实用新型将放电管直接连接在供电电源的电压输出端，并依靠过流保护电路来限制电流，从而避免了第一级防浪涌电路单独使用压敏或瞬态电压抑制器所带来的寄生电容问题，简化了防浪涌电路，提高了系统可靠性，并且，该供电装置设计简单，容易实施，在成本上有较大优势。

在通讯设备行业通常都要求设备具有自恢复的功能，降低设备的维护费用，这样就要求电源的保护是打嗝状态，即在错误状态(例如浪涌电压出现的状态)取消后，供电装置可以在进行浪涌防护操作和过流保护操作之后自行恢复，因此这种通过放电管和过流保护电路配合工作的电路的应用范围就更加广泛。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种供电装置，其特征在于，所述装置包括：

过流保护电路(1)，与所述供电装置的电源的电压输入端(Vi)相连；

浪涌防护电路(2)，与所述供电装置的所述电源的电压输出端(Vo)相连，其中，所述浪涌防护电路(2)由放电管(FV1)、电感(L1)和瞬态电压抑制器(VT1)依次连接所组成的环路构成。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过流保护电路(1)由控制器(11)、电阻(R1)和MOS管(VT2)构成；

所述控制器(11)，与所述电阻(R1)和所述MOS管(VT2)相连，用于检测到所述电阻(R1)上的电流值超过电流阈值时，向所述MOS管(VT2)发送控制信号；

所述MOS管(VT2)，用于在接收到所述控制器(11)发送的控制信号后，关闭自身开关以减小所述电阻(R1)上的电流值。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电阻(R1)的个数是一个或多个。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述放电管(FV1)，用于在感应到浪涌电压出现时，由绝缘状态转化为导通状态；

以及在感应到流经所述放电管(FV1)的电流值小于设定阈值时，由导通状态转化为绝缘状态。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浪涌防护电路(2)包括：

所述放电管(FV1)的一端与所述电感(L1)的一端相连，所述电感(L1)的另一端与所述瞬态电压抑制器(VT1)的一端相连，所述瞬态电压抑制器(VT1)的另一端与所述放电管(FV1)的另一端相连。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述电感(L1)的个数是一个或多个。

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