CN208028579U - 一种防雷保护电路及电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防雷保护电路及电源，该防雷保护电路应用于电源，包括：并联在交流输入端与接地螺丝之间、用于吸收交流输入端接入的高电压的一级防雷电路；与一级防雷电路连接、用于对交流输入端接入的高电压进行二次吸收的二级防雷电路；与二级防雷电路连接、用于对交流输入端输入的交流电进行整流处理输出直流电的输入电路；以及与输入电路的输出端连接、用于抑制流经输入电路的剩余高电压的三级防雷电路。本实用新型通过设置三级防雷电路可以有效抑制交流输入端的高电压，且在进行高电压测试时不需要拆除接地螺丝，提升了产品整体绝缘性能，避免了客户端拆装接地螺丝的困扰。

Description

一种防雷保护电路及电源

技术领域

本实用新型涉及防雷保护领域，更具体地说，涉及一种防雷保护电路及电源。

背景技术

随着服务器市场由市电直供的出现，对于服务器供电的电源产品提出了新雷击要求，从之前的共模2KV，差模1KV提升到现在的共模6KV，差模6KV。拥有高防雷等级的服务器电源是势在必行的，但在实现高防雷等级的同时必须保持HI-POT(高压)能力完全不受影响，即要能在不拆装螺丝的情况即可满足HI-POT要求的安规测试，对于此点也是关键技术难点所在。

目前国内外一些电源厂商大多数情况下使用压敏电阻串470V或600V的气体放电管后接外壳地进行共模雷击防护，在这种使用方法条件下，进行高压HI-PO 1500Vac/2121Vdc(基本绝缘要求)测试时必须先拆除接地螺丝，待测试完毕再锁上此接地螺丝，此问题直接影响了产品的整体基本绝缘功能。导致客户端报备安规时也必须进行拆装螺丝作业，最终可能导致接触不好，引起产品不良出现。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种防雷保护电路及电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种防雷保护电路，应用于电源，包括：

并联在交流输入端与接地螺丝之间、用于吸收交流输入端接入的高电压的一级防雷电路；

与所述一级防雷电路连接、用于对交流输入端接入的高电压进行二次吸收的二级防雷电路；

与所述二级防雷电路连接、用于对所述交流输入端输入的交流电进行整流处理输出直流电的输入电路；以及

与所述输入电路的输出端连接、用于抑制流经所述输入电路的剩余高电压的三级防雷电路。

优选地，所述一级防雷电路包括：压敏电阻VDR1、压敏电阻VDR4和放电管GC3；

所述压敏电阻VDR1的第一端连接所述交流输入端中的正极输入端，所述压敏电阻VDR1的第二端通过所述放电管GC3连接所述接地螺丝，所述压敏电阻VDR1的第二端还通过所述压敏电阻VDR4连接所述交流输入端中的负极输入端。

优选地，所述二级防雷电路包括：压敏电阻VDR2；

所述压敏电阻VDR2的第一端连接所述交流输入端中的正极输入端，所述压敏电阻VDR1的第二端连接所述交流输入端中的负极输入端。

优选地，所述输入电路包括：差模电感LF1、共模电感LF2、放电管GC1、放电管GC2、放电管GC4、电容C3、电容CY1、电容CY2、电容C2以及整流桥BD1；

所述差模电感LF1的第二端连接所述交流输入端中的正极输入端，所述差模电感LF1的第二端还通过所述电容C3连接所述交流输入端中的负极输入端，所述差模电感LF1的第一端连接所述共模电感LF2的第四端，所述差模电感LF1的第一端还依次通过所述电容CY1和电容CY2连接所述负极输入端，所述放电管GC1并联在所述LF1的两端；

所述共模电感LF2的第一端连接所述负极输入端，所述共模电感LF2的第二端连接所述整流桥BD1的负输入端，所述共模电感LF2的第三端连接所述整流桥BD1的正输入端，所述放电管GC2并联在所述共模电感LF2的第三端和第四端之间，所述放电管GC4并联在所述共模电感LF2的第一端和第二端之间，所述整流桥BD1的正输出端与所述三级防雷电路连接，且所述整流桥BD1的正输出端为所述输入电路的输出端。

优选地，所述三级防雷电路包括：压敏电阻VDR3；

所述压敏电阻VDR3的第一端连接所述输入电路的输出端，所述压敏电阻VDR3的第二端接地。

优选地，还包括：与所述三级防雷电路连接、用于对所述输入电路输出的直流电进行校正处理并输出PFC电压的PFC电路。

优选地，还包括：

串联在所述PFC电路与电源的控制采样地之间、用于抑制PFC电路流入控制采样地的干扰信号的抑制电路。

优选地，所述PFC电路包括：电感L1、二极管D1、二极管D2、电容C4、电容C5、电容C1、电阻R1、电阻R2以及开关管Q1；

所述电感L1的第二端与所述三级防雷电路连接，所述电感L1的第一端连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接所述开关管Q1的第一端，所述二极管D2的阳极连接所述电感L1的第二端，所述二极管D2的阴极连接所述二极管D1的阴极；

所述电容C1并联在所述开关管Q1的第一端和第二端之间，所述开关管Q1的第二端与所述抑制电路连接，所述开关管Q1的第三端通过所述电阻R1连接保护地，所述电容C4的第一端连接所述电感L1的第二端，所述电容C4的第二端通过所述电阻R2连接保护地。

优选地，所述抑制电路包括：磁芯FB1和磁芯FB2；

所述磁芯FB1的第一端连接所述开关管Q1的第二端，所述磁芯FB1的第二端连接所述控制采样地，所述磁芯FB2并联在所述磁芯FB1的第一端和第二端之间。

本实用新型还提供一种电源，包括以上所述的防雷保护电路。

实施本实用新型的防雷保护电路，具有以下有益效果：本实用新型通过设置三级防雷电路可以有效抑制交流输入端的高电压，且在进行高电压测试时不需要拆除接地螺丝，提升了产品整体绝缘性能，避免了客户端拆装接地螺丝的困扰。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型提供的防雷保护电路实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型提供的防雷保护电路实施例二的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的防雷保护电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图进行详细说明。

参考图1，为本实用新型提供的一种防雷保护电路实施例一的结构示意图，本实用新型的防雷保护电路可应用于电源，如开关电源或者各种电子设备的供电电源。

如图1所示，该实施例的防雷保护电路设置在电源内部，主要为设置在电源的初级侧，该防雷保护电路具体包括：一级防雷电路11、二级防雷电路12、输入电路13以及三级防雷电路14。

其中，一级防雷电路11并联在交流输入端10与接地螺丝20之间，主要用于吸收交流输入端10接入的高电压，以避免电源内部的后级电路或者元器件被高压损坏。例如，当电源的交流输入端10遭遇雷击等高压时，可通过一级防雷电路11将交流输入端10所遭受的高压快速吸收掉，以降低流入电源后级电路的瞬间冲击电压。可以理解地，在电源正常工作时，即没有遭遇雷击或瞬间浪涌时，该一级防雷电路11不导通，对电源没有影响。

进一步地，该一级防雷电路11可由压敏电阻与气体放电管组成，其中，该实施例的气体放电管优选3000V以上的气体放电管。通过采用3000V以上的气体放电管，在客户端对电源进行高压测试或雷击测试时(如6KV雷击)，可以在保证了高压测试的前提下，还可以避免拆除接地螺丝20，有效地提升了产品的整体绝缘性能，避免了客户端拆装接地螺丝20的困扰。

二级防雷电路12，与一级防雷电路11连接、用于对交流输入端10接入的高电压进行二次吸收。可以理解地，该二级防雷电路12主要起到二级差模防扩，即当电源的交流输入端10遭遇的雷击信号为差模信号时，在一级防雷电路11的吸收作用下，余下的雷击信号进一步被二级防雷电路12吸收，降低对后级电路的影响。可选的，该二级防雷电路12可以采用压敏电阻实现，其中，该压敏电阻可以为560V的压敏电阻，例如，可以采用TVR1051D的压敏电阻。

输入电路13，与二级防雷电路12连接、用于对交流输入端10输入的交流电进行整流处理输出直流电。该输入电路13还可以对交流输入端10的接入的信号进行EMI滤波处理，以避免EMI干扰。

进一步地，该实施例的输入电路13还设有贴片式或插件式气体放电管，通过在输入电路13设置贴片式或插件式气体放电管可以防止串扰电压产生，使电路中的信号更加稳定。

三级防雷电路14，与输入电路13的输出端连接、用于抑制流经输入电路13的剩余高电压。通过在输入电路13后增设三级防雷电路14，可以实现瞬变高压防护。具体的，该三级防雷电路14可以通过压敏电阻TVS管实现，通过增加压敏电阻或者TVS管可以将后组电路的电压钳位在电源初级侧开关管的安全工作电压范围内，避免开关管被高压击穿损坏。

在此需要说明的是，在进行雷击测试时，本实用新型的防雷保护电路由于在一级防雷电路11中采用3000V或以上的气体放电管进行高压吸收，虽然可以避免高压测试的失效，但却会加重MCU的重启现象，因此，本实用新型在一级防雷电路11中增加二级防雷电路12、同时在输入电路13中增设气体放电管、并在输入电路13后增加三级防雷电路14，以提升原始电路的抗干扰能力。具体的，本实用新型的防雷电路不仅可以避免高压测试失效，还可以避免MCU出现重启强制次级侧开关管的开/关，如继电器的开通，PFC电路15的开/关等，避免了逻辑上的出错，达到正常控制的目的，同时还可以减缓并多次确认次级对初级信号的采样与处理，确保输入信息的适时中断不引起关机现象发生。

参考图2，图2为本实用新型提供的一种防雷保护电路实施例二的结构示意图。该实施例的防雷保护电路在实施例一的基础上，进一步包括：PFC电路15和抑制电路16。

其中，PFC电路15与三级防雷电路14连接、用于对输入电路13输出的直流电进行校正处理并输出PFC电压。抑制电路16串联在PFC电路15与电源的控制采样地之间、用于抑制PFC电路15流入控制采样地的干扰信号。可以理解地，通过在PFC电路15与控制采集地之间增设抑制电路16，可以有效抑制PFC电路15中的干扰信号，保证了电源的控制电路所采集的信号稳定性，提高采集精度及电源中初级电路的高频抑制组图。可选地，该抑制电路16可以采用高频贴片NiZn的磁芯实现。

参考图3，图3为本实用新型的防雷保护电路一具体实施例的电路图。在该实施例中，一级防雷电路11包括：压敏电阻VDR1、压敏电阻VDR4和放电管GC3；压敏电阻VDR1的第一端连接交流输入端10中的正极输入端，压敏电阻VDR1的第二端通过放电管GC3连接接地螺丝20，压敏电阻VDR1的第二端还通过压敏电阻VDR4连接交流输入端10中的负极输入端。

二级防雷电路12包括：压敏电阻VDR2；压敏电阻VDR2的第一端连接交流输入端10中的正极输入端，压敏电阻VDR1的第二端连接交流输入端10中的负极输入端。

输入电路13包括：差模电感LF1、共模电感LF2、放电管GC1、放电管GC2、放电管GC4、电容C3、电容CY1、电容CY2、电容C2以及整流桥BD1；差模电感LF1的第二端连接交流输入端10中的正极输入端，差模电感LF1的第二端还通过电容C3连接交流输入端10中的负极输入端，差模电感LF1的第一端连接共模电感LF2的第四端，差模电感LF1的第一端还依次通过电容CY1和电容CY2连接负极输入端，放电管GC1并联在LF1的两端。

共模电感LF2的第一端连接负极输入端，共模电感LF2的第二端连接整流桥BD1的负输入端，共模电感LF2的第三端连接整流桥BD1的正输入端，放电管GC2并联在共模电感LF2的第三端和第四端之间，放电管GC4并联在共模电感LF2的第一端和第二端之间，整流桥BD1的正输出端与三级防雷电路14连接，且整流桥BD1的正输出端为输入电路13的输出端。

该输入电路13中，气体放电管GC1为贴片式气体放电管，通过在共模电感LF2的两条支路各并联一个气体放电管可以达到串扰电压防护。

三级防雷电路14包括：压敏电阻VDR3；压敏电阻VDR3的第一端连接输入电路13的输出端，压敏电阻VDR3的第二端接地。可以理解地，通过在整流桥BD1的后增加压敏电阻VDR3进行三级雷击防护，可以确保后级电压被钳位在开关管Q1的安全工作电压范围内。

PFC电路15包括：电感L1、二极管D1、二极管D2、电容C4、电容C5、电容C1、电阻R1、电阻R2以及开关管Q1；电感L1的第二端与三级防雷电路14连接，电感L1的第一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接开关管Q1的第一端，二极管D2的阳极连接电感L1的第二端，二极管D2的阴极连接二极管D1的阴极。

电容C1并联在开关管Q1的第一端和第二端之间，开关管Q1的第二端与抑制电路16连接，开关管Q1的第三端通过电阻R1连接保护地，电容C4的第一端连接电感L1的第二端，电容C4的第二端通过电阻R2连接保护地。

抑制电路16包括：磁芯FB1和磁芯FB2；磁芯FB1的第一端连接开关管Q1的第二端，磁芯FB1的第二端连接控制采样地，磁芯FB2并联在磁芯FB1的第一端和第二端之间。其中，磁芯FB1和磁芯FB2均为高频贴片式NiZn磁芯。

可以理解地，本实用新型的压敏电阻、气体放电管还可以采用其它型号或同类型的压敏电阻和气体放电管，只要可以实现雷击防护功能即可。

本实用新型通过在一级防雷电路11中采用3000V或以上的气体放电管，可以让高压测试时高压直接由气体放电管抗，实现高压测试不拆接地螺丝20的方式，提升了产品整体绝缘功能，避免了客户端拆装接地螺丝20的困扰。

本实用新型还提供了一种电源，该电源包括上述防雷保护电路。该电源通过设置上述防雷保护电路可以实现客户端进行高压测试时不需要拆装接地螺丝，提升了产品整体绝缘功能及电源整体系统的可靠性，避免了客户端拆装接地螺丝的困扰。

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

Claims (10)

1.一种防雷保护电路，应用于电源，其特征在于，包括：

并联在交流输入端与接地螺丝之间、用于吸收交流输入端接入的高电压的一级防雷电路；

与所述一级防雷电路连接、用于对交流输入端接入的高电压进行二次吸收的二级防雷电路；

与所述二级防雷电路连接、用于对所述交流输入端输入的交流电进行整流处理输出直流电的输入电路；以及

与所述输入电路的输出端连接、用于抑制流经所述输入电路的剩余高电压的三级防雷电路。

2.根据权利要求1所述的防雷保护电路，其特征在于，所述一级防雷电路包括：压敏电阻VDR1、压敏电阻VDR4和放电管GC3；

所述压敏电阻VDR1的第一端连接所述交流输入端中的正极输入端，所述压敏电阻VDR1的第二端通过所述放电管GC3连接所述接地螺丝，所述压敏电阻VDR1的第二端还通过所述压敏电阻VDR4连接所述交流输入端中的负极输入端。

3.根据权利要求1所述的防雷保护电路，其特征在于，所述二级防雷电路包括：压敏电阻VDR2；

所述压敏电阻VDR2的第一端连接所述交流输入端中的正极输入端，所述压敏电阻VDR1的第二端连接所述交流输入端中的负极输入端。

4.根据权利要求1所述的防雷保护电路，其特征在于，所述输入电路包括：差模电感LF1、共模电感LF2、放电管GC1、放电管GC2、放电管GC4、电容C3、电容CY1、电容CY2、电容C2以及整流桥BD1；

所述差模电感LF1的第二端连接所述交流输入端中的正极输入端，所述差模电感LF1的第二端还通过所述电容C3连接所述交流输入端中的负极输入端，所述差模电感LF1的第一端连接所述共模电感LF2的第四端，所述差模电感LF1的第一端还依次通过所述电容CY1和电容CY2连接所述负极输入端，所述放电管GC1并联在所述LF1的两端；

所述共模电感LF2的第一端连接所述负极输入端，所述共模电感LF2的第二端连接所述整流桥BD1的负输入端，所述共模电感LF2的第三端连接所述整流桥BD1的正输入端，所述放电管GC2并联在所述共模电感LF2的第三端和第四端之间，所述放电管GC4并联在所述共模电感LF2的第一端和第二端之间，所述整流桥BD1的正输出端与所述三级防雷电路连接，且所述整流桥BD1的正输出端为所述输入电路的输出端。

5.根据权利要求1所述的防雷保护电路，其特征在于，所述三级防雷电路包括：压敏电阻VDR3；

所述压敏电阻VDR3的第一端连接所述输入电路的输出端，所述压敏电阻VDR3的第二端接地。

6.根据权利要求1-5任一项所述的防雷保护电路，其特征在于，还包括：与所述三级防雷电路连接、用于对所述输入电路输出的直流电进行校正处理并输出PFC电压的PFC电路。

7.根据权利要求6所述的防雷保护电路，其特征在于，还包括：

串联在所述PFC电路与电源的控制采样地之间、用于抑制PFC电路流入控制采样地的干扰信号的抑制电路。

8.根据权利要求7所述的防雷保护电路，其特征在于，所述PFC电路包括：电感L1、二极管D1、二极管D2、电容C4、电容C5、电容C1、电阻R1、电阻R2以及开关管Q1；

所述电感L1的第二端与所述三级防雷电路连接，所述电感L1的第一端连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接所述开关管Q1的第一端，所述二极管D2的阳极连接所述电感L1的第二端，所述二极管D2的阴极连接所述二极管D1的阴极；

所述电容C1并联在所述开关管Q1的第一端和第二端之间，所述开关管Q1的第二端与所述抑制电路连接，所述开关管Q1的第三端通过所述电阻R1连接保护地，所述电容C4的第一端连接所述电感L1的第二端，所述电容C4的第二端通过所述电阻R2连接保护地。

9.根据权利要求8所述的防雷保护电路，其特征在于，所述抑制电路包括：磁芯FB1和磁芯FB2；

所述磁芯FB1的第一端连接所述开关管Q1的第二端，所述磁芯FB1的第二端连接所述控制采样地，所述磁芯FB2并联在所述磁芯FB1的第一端和第二端之间。

10.一种电源，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的防雷保护电路。