CN207799010U - 一种实现雷击浪涌和绝缘耐压测试同时通过的设计电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实现雷击浪涌和绝缘耐压测试同时通过的设计电路，该设计电路包括压敏电阻，气体放电管，继电器，电容，共模电感，隔离二极管，保险丝，开关电源转换模块(型号：URF1D12QB‑75W)等器件。相较于现有技术，本实用新型在基于现有常用的采用了气体放电管器件的浪涌抑制电路的基础上，弥补了由于气体放电管的导通电压较低，导致不能通过绝缘耐压测试中的AC1500V耐压标准的问题。使设备同时满足雷击浪涌测试和绝缘耐压测试。

Description

一种实现雷击浪涌和绝缘耐压测试同时通过的设计电路

技术领域

本实用新型涉及一种实现雷击浪涌和绝缘耐压测试同时通过的设计电路。

背景技术

随着客户对于产品的安全及抗干扰能力的重视，现在对于产品的安规要求和抗雷击浪涌等防护能力的要求不断提高。这就要求产品具有比较优秀的EMC设计，对于电源部分要求有更好的防护电路。但现有的设计方案，在雷击浪涌防护电路中一般都采用气体放电管进行泄放，在选择气体放电管的导通参数时，为了抑制后级的浪涌电压不要太高，就必须选择导通电压稍低的气体放电管。这样就产生了产品在做安规的绝缘耐压测试时，电源与地之间的耐压值不够。

申请号为201621298849.2的实用新型专利，公开了一种雷击浪涌的防护电路，可以有效的防护施加于电源端的雷击浪涌电压，其缺点是对于共模浪涌干扰防护比较弱，没有明确对于绝缘耐压的防护等级。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种实现雷击浪涌和绝缘耐压测试同时通过的设计电路，其有效解决了现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种实现雷击浪涌和绝缘耐压测试同时通过的设计电路，所述设计电路包括保险丝F1，所述保险丝F1的一端与输入电源的端L连接，保险丝F1的另一端与压敏电阻RV1的一端、压敏电阻RV2的一端以及共模电感L1的第一引脚连接，所述压敏电阻RV1的另一端与输入电源的端N连接，所述压敏电阻RV2的另一端与压敏电阻RV3的一端以及气体放电管GDT1的一端连接，所述压敏电阻RV3的另一端与输入电源的端N以及所述共模电感L1的第三引脚连接，共模电感L1的第二引脚与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与电容C1的一端、电容C3的一端、电容C4的一端以及开关电路U1的第一引脚连接，所述电容C1的另一端与电容C2的一端以及机壳地连接；所述电容C2的另一端、电容C3的另一端以及电容C4的另一端均与所述开关电路U1的第三引脚、共模电感L1的第四引脚连接；所述气体放电管GDT1的另一端与继电器中开关的一端连接，所述继电器中开关的另一端与机壳地连接，继电器中线圈的两端分别接输出电压的正极与地；开关电路U1的第七引脚和第八引脚连接在一起作为输出电压的正极，开关电路U1的第四引脚和第五引脚连接在一起作为输出电压的负极。

本实用新型具有以下有益技术效果：

相较于现有技术，本实用新型在基于现有常用的采用了气体放电管器件的浪涌抑制电路的基础上，弥补了由于气体放电管的导通电压较低，导致不能通过绝缘耐压测试中的AC1500V耐压标准的问题。使设备同时满足雷击浪涌测试和绝缘耐压测试。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

如图1所示，本实用新型提供了一种实现雷击浪涌和绝缘耐压测试同时通过的设计电路，该设计电路包括保险丝F1，保险丝F1的一端与输入电源的端L连接，保险丝F1的另一端与压敏电阻RV1的一端、压敏电阻RV2的一端以及共模电感L1的第一引脚连接，压敏电阻RV1的另一端与输入电源的端N连接，压敏电阻RV2的另一端与压敏电阻RV3的一端以及气体放电管GDT1的一端连接，压敏电阻RV3的另一端与输入电源的端N以及共模电感L1的第三引脚连接，共模电感L1的第二引脚与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电容C1的一端、电容C3的一端、电容C4的一端以及开关电路U1的第一引脚连接，电容C1的另一端与电容C2的一端以及机壳地连接；电容C2的另一端、电容C3的另一端以及电容C4的另一端均与开关电路U1(型号：URF1D12QB-75W)的第三引脚、共模电感L1的第四引脚连接；气体放电管GDT1的另一端与继电器中开关的一端连接，继电器中开关的另一端与机壳地连接，继电器中线圈的两端分别接输出电压的正极与地；开关电路U1的第七引脚和第八引脚连接在一起作为输出电压的正极，开关电路U1的第四引脚和第五引脚连接在一起作为输出电压的负极。

本申请中雷击浪涌防护部分采用压敏电阻RV1进行差模防护，压敏电阻RV2，RV3，气体放电管GDT1，共模电感L1，Y电容C1，C2，X电容C3等器件进行共模防护，U1是开关电源模块。压敏电阻是一种限压型保护器件，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。由于输入电压为+66VDC--+160VDC，可以选择201KD15型号的压敏电阻器件，其最大承受电压为+170VDC，压敏电压范围为+180VDC--+220VDC，最大钳位电压为340V，可以很好的进行差模浪涌电压的防护。在共模电压防护方面，需要考虑选用包括气体放电管进行共模浪涌电流的泄放。气体放电管是一种开关型保护器件，工作原理是气体放电。当两极间电压足够大时，两极间间隙将放电击穿，使两极间维持的电压降低，从而起到保护后级电路的效果。为了比较好的进行共模防护，使进入后级的残留电压足够小，不至于对后级电路产生比较大的冲击，这儿选择的气体放电管型号为2RL1000L-8，其直流击穿电压为1000±20％V，冲击击穿电压为1400V，可以将后级电路的残压防护在一个比较低的电压值上，后级再采用共模电感和Y电容的设计，可以比较好的完成共模浪涌电压的防护。一般这样的设计就可以很好的完成雷击浪涌4级标准(差模±2KV，共模±4KV)的测试了。但在这儿就产生了一个问题，由于气体放电管的击穿电压值比较低，当对此电源电路进行安规绝缘耐压测试，在L/N对PE端加上交流高压时，此时气体放电管的击穿电压大约在1000*80％/1.414＝565V，大约在测试电压升到560V以上的时候，气体放电管就击穿了，导致L/N端对地的漏电流急剧升高，远远不能满足耐压测试的AC1500V时漏电流≤10mA的要求。要想完成耐压测试AC1500V时漏电流≤10mA的要求，我们需要选择一款直流击穿电压大约为1500*1.414/0.8＝2650V的气体放电管才能满足要求。也就是说我们最少需要选择2RH2700L-8或者更大的击穿电压值的气体放电管才行。而此时在气体放电管生效导通之前，已经有最少2650V的浪涌电压冲击到后端电路，一般的后级共模电感和Y电容组成的电路及开关电源模块是很难防护到这么高的浪涌电压的，所以很容易导致后级的开关电源模块故障或损坏。

一般测试中为了解决雷击浪涌和绝缘耐压的互相矛盾的测试要求，有时可以采用在进行绝缘耐压测试时去除气体放电管，用这种方法来满足绝缘耐压的要求。但是对于这种在测试过程中改变电路或器件来满足测试要求的方法，现在比较严格的测试机构已经不允许在测试过程中采用了。为了解决这一矛盾的测试要求，能够在不变更产品电路或器件的情况下，同时通过雷击浪涌和绝缘耐压的测试，本申请在气体放电管和机壳地PE之间增加一个继电器。继电器的供电电压选择为后级的开关电源模块的输出电压，两个触点分别连接气体放电管和机壳地PE。当进行雷击浪涌测试时，系统加电，开关电源模块输出电压，继电器线圈两端加电压，两个触点吸合连接在一起，使气体放电管和机壳地PE导通。当在L/N和机壳地PE之间施加浪涌电压时，浪涌电流通过气体放电管和继电器泄放到机壳地上，保证后级电路的电压在一个安全的范围内。当设备进行绝缘耐压测试时，这时由于设备处于不加电的状态下，开关电源模块不工作，继电器线圈两端无电压，则继电器的两个触点不会动作，使气体放电管和机壳地PE之间处于断路的状态。为了承受耐压试验中，在L/N对PE之间施加的1500VAC电压，即施加在继电器两个触点之间的1500VAC，要求选择继电器型号时，要保证继电器两触点间的介质耐压值要大于等于1500VAC，这时，才能保证两触点间不会由于电压过高而放电导通。可以参考所选继电器的规格书中，性能参数部分的两触点间介质耐压值来进行选择。同时，应尽量选择继电器的负载电流电压值比较大的型号。

经实际测试，本实用新型可以有效可靠地实现电源防护电路同时满足雷击浪涌4级标准测试(差模±2KV，共模±4KV)，和满足安规测试中耐压AC1500V的测试要求，极大的提高了产品的整体安全性和实用性。且硬件成本低、体积小、整体设计结构简单，且安全可靠。

上面所述只是为了说明本实用新型，应该理解为本实用新型并不局限于以上实施例，符合本实用新型思想的各种变通形式均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种实现雷击浪涌和绝缘耐压测试同时通过的设计电路，其特征在于，所述设计电路包括保险丝（F1），所述保险丝（F1）的一端与输入电源的端L连接，保险丝（F1）的另一端与压敏电阻（RV1）的一端、压敏电阻（RV2）的一端以及共模电感（L1）的第一线圈同名端引脚连接，所述压敏电阻（RV1）的另一端与输入电源的端N连接，所述压敏电阻（RV2）的另一端与压敏电阻（RV3）的一端以及气体放电管（GDT1）的一端连接，所述压敏电阻（RV3）的另一端与输入电源的端N以及所述共模电感（L1）的第二线圈同名端引脚连接，共模电感（L1）的第一线圈异名端引脚与二极管（D1）的阳极连接，所述二极管（D1）的阴极与电容（C1）的一端、电容（C3）的一端、电容（C4）的一端以及开关电路（U1）的第一引脚连接，所述电容（C1）的另一端与电容（C2）的一端以及机壳地连接；所述电容（C2）的另一端、电容（C3）的另一端以及电容（C4）的另一端均与所述开关电路（U1）的第三引脚、共模电感（L1）的第二线圈异名端引脚连接；所述气体放电管（GDT1）的另一端与继电器中开关的一端连接，所述继电器中开关的另一端与机壳地连接，继电器中线圈的两端分别接输出电压的正极与地；开关电路（U1）的第七引脚和第八引脚连接在一起作为输出电压的正极，开关电路（U1）的第四引脚和第五引脚连接在一起作为输出电压的负极；开关电路（U1）为芯片URF1D12QB-75W。