CN204290305U

CN204290305U - 过电压保护器

Info

Publication number: CN204290305U
Application number: CN201420827440.XU
Authority: CN
Inventors: 杜尧生; 杜志德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2024-12-22

Abstract

本实用新型公开了一种过电压保护器。其中，该保护器包括：半导体开关电路，第一端与被保护器件的第一端连接，第二端与被保护器件的第二端连接，用于控制过电压保护器的开闭；触发电路，与半导体开关电路的控制端连接，用于触发半导体开关电路。通过本实用新型，解决了现有技术中的过电压保护器所提供的钳位电压过高而无法对被保护设备或电路提供有效保护的问题，实现了对被保护器件有效且安全的保护。

Description

过电压保护器

技术领域

本实用新型涉及电力领域，具体而言，涉及一种过电压保护器。

背景技术

现在，电气设计中已经广泛使用基于压敏技术的过电压保护器，通过其保护后面的设备或电路。但现有的技术存在以下问题：过电压保护器所能提供的最小钳位电压是被保护设备工作电压的2倍，而被保护设备往往需要更低的钳位电压，例如其工作电压的1.5倍或者1.3倍，甚至有的被保护设备要求过电压保护器提供的钳位电压不高于其工作电压，这就造成了过电压保护器不能够有效地保护后级设备或电路，即过电压保护器的保护功能还没有启动而后级被保护设备已经由于电压过高而损坏了；过电压保护器漏电电流过大，会吸收功率造成自身发热，从而加快老化，以致不能够承受多次的浪涌冲击；过电压保护器在失效的情况下不能自动断开，易短路造成火灾。

针对现有技术中的过电压保护器所提供的钳位电压过高而无法对被保护设备或电路提供有效保护的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对现有技术中的过电压保护器所提供的钳位电压过高而无法对被保护设备或电路提供有效保护的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种过电压保护器，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种过电压保护器，该方法包括：半导体开关电路，第一端与被保护器件的第一端连接，第二端与被保护器件的第二端连接，用于控制过电压保护器的开闭；触发电路，与半导体开关电路的控制端连接，用于触发半导体开关电路。

进一步地，半导体开关电路包括：第一晶闸管和第二晶闸管，其中，第一晶闸管的负极与第二晶闸管的正极连接，第一晶闸管的正极与第二晶闸管的负极连接，第一晶闸管的门极和第二晶闸管的门极作为半导体开关电路的控制端；触发电路包括：第一TVS管，第一端与第一晶闸管的门极连接；第一电阻，第一端与第一TVS管的第二端连接，第二端与第二晶闸管的门极连接。

进一步地，半导体开关电路包括：双向晶闸管，其中，双向晶闸管的第一端作为半导体开关电路的第一端，双向晶闸管的第二端作为半导体开关电路的第二端，双向晶闸管的控制端作为半导体开关电路的控制端；触发电路包括：固体放电器件，第一端与双向晶闸管的第一端连接，第二端与双向晶闸管的控制端连接。

进一步地，过电压保护器还包括：钳压电路，半导体开关电路的第二端通过钳压电路与被保护器件的第二端连接，钳压电路用于吸收过电压保护器中的浪涌电流。

进一步地，钳压电路包括：第二TVS管，第一端与半导体开关电路的第二端连接，第二端与被保护器件的第二端连接。

进一步地，钳压电路包括：压敏电阻，第一端与半导体开关电路的第二端连接，第二端与被保护器件的第二端连接。

进一步地，过电压保护器包括：保险丝，钳压电路通过保险丝与被保护器件的第二端连接。

进一步地，过电压保护器还包括：第二电阻，第一端与半导体开关电路的第一端连接，第二端与钳压电路的第二端连接。

进一步地，过电压保护器还包括：发光二极管，发光二极管与第二电阻构成串联电路，第二电阻通过发光二极管与钳压电路的第二端连接，或半导体开关电路的第一端通过发光二极管与第二电阻连接。

进一步地，过电压保护器还包括：第一二极管，串联电路通过第一二极管与钳压电路的第二端连接。

采用本实用新型，使用半导体开关电路和触发电路相结合作为过电压保护器。其中，在半导体开关电路中的使用的半导体开关器件可以大幅减少漏电流，同时半导体开关器件自身能够为被保护设备或电路提供钳位电压，用于保护被保护设备或电路；触发电路用于触发半导体开关电路，触发电路所提供的触发电压可根据实际需求做调整，同时触发电路产生的电流较小，避免了对半导体开关电路的损害。通过本实用新型，解决了现有技术中的过电压保护器所提供的钳位电压过高而无法对被保护设备或电路提供有效保护的问题，实现了对被保护器件有效且安全的保护。

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是根据本实用新型实施例的一个可选的过电压保护器的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的另一个可选的过电压保护器的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的第三个可选的过电压保护器的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的第四个可选的过电压保护器的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的第五个可选的过电压保护器的示意图；以及

图6是根据本实用新型实施例的第六个可选的过电压保护器的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是根据本实用新型实施例的一个可选的过电压保护器的示意图，如图1所示该过电压保护器可以包括：半导体开关电路20和触发电路40。

其中，半导体开关电路20的第一端与被保护器件的第一端连接，第二端与被保护器件的第二端连接，用于控制过电压保护器的开闭；触发电路40与半导体开关电路的控制端连接，用于触发半导体开关电路。

在上述实施例中，半导体开关电路可以包括图2所示的第一晶闸管D1和第二晶闸管D2，其中，第一晶闸管的负极与第二晶闸管的正极连接，第一晶闸管的正极与第二晶闸管的负极连接，第一晶闸管的门极和第二晶闸管的门极作为半导体开关电路的控制端；触发电路可以包括：第一TVS管(即图中的TVS1)，第一端与第一晶闸管的门极连接；第一电阻R1，第一端与第一TVS管的第二端连接，第二端与第二晶闸管的门极连接。

图2是根据本实用新型实施例的另一个可选的过电压保护器的示意图，下面结合图2详述本实用新型的实施例。

如图2所示，半导体开关电路可以包括第一晶闸管D1和第二晶闸管D2，触发电路可以包括第一TVS管TVS1(Transient Voltage Suppressor，即瞬态抑制二极管)和第一电阻(即限流电阻)R1。L和N用于连接被保护电路或者设备，若L为正极、N为负极，在被保护设备或者电路正常工作时，则过电压保护器的第一晶闸管D1处于反向阻断状态；触发电路也没有电流通过；第二晶闸管D2有正向的电压，但是电压较小，且第二晶闸管D2门极没有触发电压，所以第二晶闸管D2是断开状态。若LN两端突然之间受到雷击，第一晶闸管D1依然处于反向阻断状态，而触发电路则会产生一个触发电压，这个触发电压会加在第二晶闸管D2的门极使第二晶闸管D2导通，从而启动过电压保护器对被保护设备或者电路的保护。

在上述实施例中，可以根据实际需要通过选择不同类型的TVS管来调节触发电路的触发电压，例如AK10-240C。

在该实施例中，采用半导体器件作为开关，使得漏电流明显降低，同时采用半导体器件使得钳位电压也降低了。

在本实用新型的上述实施例中，电压保护器还可以包括：钳压电路，半导体开关电路的第二端通过钳压电路与被保护器件的第二端连接，钳压电路用于吸收过电压保护器中的浪涌电流。

上述实施例中，钳压电路还可以包括：压敏电阻，第一端与半导体开关电路的第二端连接，第二端与被保护器件的第二端连接。

进一步地，过电压保护器还可以包括：第二电阻，第一端与半导体开关电路的第一端连接，第二端与钳压电路的第二端连接。

进一步地，过电压保护器可以包括：保险丝，钳压电路通过保险丝与被保护器件的第二端连接。

图3是根据本实用新型实施例的第三个可选的过电压保护器的示意图，下面结合图3详述本实用新型的实施例。

如图3所示，半导体开关电路可以包括第一晶闸管D1和第二晶闸管D2，触发电路可以包括第一TVS管TVS1和第一电阻R1，L和N用于连接被保护电路或者设备，与图2相比，图3增加了第二电阻(如高压旁路电阻)R2和保险丝FU，在该实施例中钳压电路的功能使用压敏电阻RZ来实现。其中，第二电阻R2用于泄放所保护回路中安规电阻的电压，确保电路的安全运行；压敏电阻RZ则起到分流保护的作用，具体是在高压到来时通过将自身电阻降低从而实现分流的作用；保险丝FU用于防雷，在过电压保护器正常工作时，保险丝不会熔断，若在过电压保护器遭遇雷击或者失效时，保险丝FU则会因为瞬间浪涌电流过大产生的高温而熔断，从而确保过电压保护器不至于被损坏。

在本实用新型上述实施例中，过电压保护器还可以包括：发光二极管，发光二极管与第二电阻构成串联电路，第二电阻通过发光二极管与钳压电路的第二端连接，或半导体开关电路的第一端通过发光二极管与第二电阻连接。

图4是根据本实用新型实施例的第四个可选的过电压保护器的示意图，下面结合图4详述本实用新型的实施例。如图4所示：半导体开关电路可以包括第一晶闸管D1和第二晶闸管 D2，触发电路可以包括第一TVS管TVS1和第一电阻R1，L和N用于连接被保护电路或者设备，第二电阻(如高压旁路电阻)R2和保险丝FU用于对电路提供保护作用，压敏电阻RZ用于提供一部分钳位电压，过电压保护器还可以包括发光二极管LED，该LED用于起指示作用，方便用户查看过电压保护器所处的工作状态。

需要进一步说明的是，上述LED可以置换为其他具有指示作用的器件，如光耦合器，从而形成一个远程的监控点，更加有利于过电压保护器的状态查看和管理。

根据上述实施例，半导体开关电路还可以包括：双向晶闸管，其中，双向晶闸管的第一端作为半导体开关电路的第一端，双向晶闸管的第二端作为半导体开关电路的第二端，双向晶闸管的控制端作为半导体开关电路的控制端；触发电路可以包括：固体放电器件，第一端与双向晶闸管的第一端连接，第二端与双向晶闸管的控制端连接。

过电压保护器还可以包括：第一二极管，串联电路通过第一二极管与钳压电路的第二端连接。

图5是根据本实用新型实施例的第五个可选的过电压保护器的示意图，下面结合图5详述本实用新型的实施例。

如图5所示，核心电路可以包括半导体开关电路和触发电路。其中，半导体开关电路可以包括双向晶闸管D1，触发电路可以包括第一固体放电管S1和第二固体放电管S2，L和N用于连接被保护电路或者设备。上述触发电路工作原理与图1中触发电路工作原理类似，即当L和N两端的电压超过预定值时，触发电路产生的触发电压导通半导体开关电路，即双向晶闸管D1；图5相对于上述几个实施例增加了第一二极管D3，用于保护LED，防止反向电压的损害；在图5中的器件发光二极管LED、第二电阻R2以及保险丝FU的功能与图4中相同，图5中TVS管用于提供一部分钳位电压。

需要进一步说明的是，在上述实施例中，触发电路可以包括两个固体放电管。其原因在过电压保护器经常工作在高压下，固体放电管容易被击穿。若采用两个固体放电管串联的形式，一方面能够增加击穿电压防止固体放电管损毁；另一方面，即使其中一个固体放电管被击穿，整个触发电路仍然能够正常工作。

在上述实施例中，钳压电路还可以包括：第二TVS管(即图6中所示的TVS2)，第一端与半导体开关电路的第二端连接，第二端与被保护器件的第二端连接。

图6是根据本实用新型实施例的第六个可选的过电压保护器的示意图，下面结合图6详述本实用新型的实施例。

如图6所示，半导体开关电路可以包括第一晶闸管D1和第二晶闸管D2，触发电路可以包括第一TVS管TVS1和第一电阻R1，L和N用于连接被保护电路或者设备，保护电路可以包括第二电阻R2和保险丝FU，其功能与上述实施例中对应的器件相同。与前面实施例不同的是，本实施例中在钳压电路中采用了第二TVS管，即大功率瞬态抑制二极管TVS2，其作用是可以反复承受较大的浪涌电流的冲击，用于吸收高电压下的浪涌电流。

具体地，当LN两端受到外部感应雷或者其他形式的电压瞬变攻击时，触发电路则会有电压产生，当该电压达到第二晶闸管D2的触发门限时，第二晶闸管D2变成导通状态，浪涌电压全部加载到第二晶闸管D2上，这时第二TVS管TVS2马上启动，把电压转换为电流泄放到地，并且以本体发热的形式吸收雷击产生的大量电能。在过电压保护器工作的过程中，若浪涌电流超过了过电压保护器设计时的预定值，则保险丝FU就会熔断，以确保整个电路的安全和完整，同时避免产生火灾。若在被保护电路或者设备遭受雷击之后需要检测过电压保护器是否完好，只需要通过检测LN两端的电阻值来判断，正常情况下LN两端的电阻值为第二电阻R2的值，若LN两端的电阻值为无限大则说明保险丝FU已烧断，只需要更换一根保险丝FU，过电压保护器则可以正常工作。

其中，过电压保护器的钳位电压值由第二晶闸管D2和第二TVS管两端的电压值共同决定，可根据实际需要选择符合的器件型号来调整钳位电压。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果：

本实用新型所要保护的半导体开关电路和触发电路的各个组件都是一种具有确定形状、构造且占据一定空间的实体产品。如与门、非门等电子器件都是可以独立运行的、具有具体硬件结构的电子元器件。

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

1.一种过电压保护器，其特征在于，包括：

半导体开关电路，第一端与被保护器件的第一端连接，第二端与所述被保护器件的第二端连接，用于控制过电压保护器的开闭；

触发电路，与所述半导体开关电路的控制端连接，用于触发所述半导体开关电路。

2.根据权利要求1所述的过电压保护器，其特征在于，

所述半导体开关电路包括：第一晶闸管和第二晶闸管，其中，所述第一晶闸管的负极与所述第二晶闸管的正极连接，所述第一晶闸管的正极与所述第二晶闸管的负极连接，所述第一晶闸管的门极和所述第二晶闸管的门极作为所述半导体开关电路的所述控制端；

所述触发电路包括：

第一TVS管，第一端与所述第一晶闸管的门极连接；

第一电阻，第一端与所述第一TVS管的第二端连接，第二端与所述第二晶闸管的门极连接。

3.根据权利要求1所述的过电压保护器，其特征在于，

所述半导体开关电路包括：双向晶闸管，其中，所述双向晶闸管的第一端作为所述半导体开关电路的第一端，所述双向晶闸管的第二端作为所述半导体开关电路的第二端，所述双向晶闸管的控制端作为所述半导体开关电路的控制端；

所述触发电路包括：

固体放电器件，第一端与所述双向晶闸管的第一端连接，第二端与所述双向晶闸管的控制端连接。

4.根据权利要求1所述的过电压保护器，其特征在于，所述过电压保护器还包括：

钳压电路，所述半导体开关电路的第二端通过所述钳压电路与所述被保护器件的第二端连接，所述钳压电路用于吸收所述过电压保护器中的浪涌电流。

5.根据权利要求4所述的过电压保护器，其特征在于，所述钳压电路包括：

第二TVS管，第一端与所述半导体开关电路的第二端连接，第二端与所述被保护器件的第二端连接。

6.根据权利要求4所述的过电压保护器，其特征在于，所述钳压电路包括：

压敏电阻，第一端与所述半导体开关电路的第二端连接，第二端与所述被保护器件的第二端连接。

7.根据权利要求4至6中任意一项所述的过电压保护器，其特征在于，所述过电压保护器包括：

保险丝，所述钳压电路通过所述保险丝与所述被保护器件的第二端连接。

8.根据权利要求4至6中任意一项所述的过电压保护器，其特征在于，所述过电压保护器还包括：

第二电阻，第一端与所述半导体开关电路的第一端连接，第二端与所述钳压电路的第二端连接。

9.根据权利要求8所述的过电压保护器，其特征在于，所述过电压保护器还包括：

发光二极管，所述发光二极管与所述第二电阻构成串联电路，所述第二电阻通过所述发光二极管与所述钳压电路的第二端连接，或所述半导体开关电路的第一端通过所述发光二极管与所述第二电阻连接。

10.根据权利要求9所述的过电压保护器，其特征在于，所述过电压保护器还包括：

第一二极管，所述串联电路通过所述第一二极管与所述钳压电路的第二端连接。