CN209860590U - 一种雷击浪涌保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及雷击防护领域，提供了一种雷击浪涌保护电路。所述雷击浪涌保护电路包括：地线，包括第一节点；第一供电线，包括第一供电输入端与第一供电输出端，所述第一供电输出端连接至所述第一节点；若干第一放电器件，至少两个所述第一放电器件串联于所述第一供电线，并且，每相邻的两个所述第一放电器件皆共有一个第二节点；若干第一加速电路，每个所述第一加速电路连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点之间。本实用新型实现了响应时间和开启电压均可调节的雷击浪涌保护电路，提升了电路适应性。

Description

一种雷击浪涌保护电路

【技术领域】

本实用新型涉及雷击防护领域，尤其涉及一种雷击浪涌保护电路。

【背景技术】

随着半导体器件的集成度的提高和广泛使用，半导体器件的抗浪涌能力下降，为保障电子产品的安全，需要采取相应的抗雷击浪涌的措施。

目前，根据不同供电线上电子设备或电子元器件对于防雷的电压等级要求，在该供电线上串联若干个放电器件。当该供电线路感应的雷电电压超过若干个放电器件导通电压相加的总和时，若干个放电器件击穿，将雷电电流或者雷电电磁脉冲泄放到大地，从而起到保护作用。但是，放电器件的响应仅与供电线路感应的雷电电压的大小、放电器件的参数和放电器件数量有关，其响应时间和开启电压均不可调，缺乏适应性。

【实用新型内容】

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种雷击浪涌保护电路，其响应时间和开启电压均可调节，提升了电路适应性。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种雷击浪涌保护电路，包括：

地线，包括第一节点；

第一供电线，包括第一供电输入端与第一供电输出端，所述第一供电输出端连接至所述第一节点；

若干第一放电器件，至少两个所述第一放电器件串联于所述第一供电线，并且，每相邻的两个所述第一放电器件皆共有一个第二节点；

若干第一加速电路，每个所述第一加速电路连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点之间。

可选地，所述雷击浪涌保护电路还包括：

第二供电线，包括第二供电输入端与第二供电输出端，所述第二供电输入端用于输入雷击电压，所述第二供电输出端连接至所述第一节点；

若干第二放电器件，至少两个所述第二放电器件串联于所述第二供电线。

可选地，每相邻的两个所述第二放电器件皆共有一个第三节点；

所述雷击浪涌保护电路还包括：若干第二加速电路，每个所述第二加速电路连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点之间。

可选地，所述雷击浪涌保护电路还包括：

N条第三供电线，每条所述第三供电线包括第三供电输入端与第三供电输出端，所述第三供电输入端用于输入雷击电压，所述第三供电输出端连接至所述第一节点，其中，N为正整数，并且，N≥1；

若干第三放电器件，至少两个所述第三放电器件串联于所述第三供电线。

可选地，每相邻的两个所述第三放电器件皆共有一个第四节点；

所述雷击浪涌保护电路还包括：若干第三加速电路，每个所述第三加速电路连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点之间。

可选地，当所述第一供电线为火线时，所述第二供电线为零线；

当所述第一供电线为零线时，所述第二供电线为火线。

可选地，每个所述第一加速电路皆包括第一泄放电阻，每个所述第一泄放电阻连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点之间。

可选地，每个所述第一加速电路皆包括第一充电电阻与第一充电电容，每个所述第一充电电阻连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点之间，并且，所述第一充电电阻与所述第一充电电容并联。

可选地，每个所述第二加速电路皆包括第二泄放电阻，每个所述第二泄放电阻连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点之间。

可选地，每个所述第二加速电路皆包括第二充电电阻与第二充电电容，每个所述第二充电电阻连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点之间，并且，所述第二充电电阻与所述第二充电电容并联。

可选地，每个所述第三加速电路皆包括第三泄放电阻，每个所述第三泄放电阻连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点之间。

可选地，每个所述第三加速电路皆包括第三充电电阻与第三充电电容，每个所述第三充电电阻连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点之间，并且，所述第三充电电阻与所述第三充电电容并联。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比较，本实用新型实施例提供了一种雷击浪涌保护电路。根据第一加速电路，调节第一供电线上串联的若干放电器件对应的导通时间，从而调节第一供电线对地线泄放雷电浪涌电流的响应时间；以及，调节第一供电线上串联的若干放电器件对应的导通次序，从而调节第一供电线对地线的开启电压的大小，进而提升了电路的适应性。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种雷击浪涌保护电路的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的一种雷击浪涌保护电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种包括加速电路的电路连接结构的雷击浪涌保护电路的示意图；

图4为本实用新型又一实施例提供的一种包括加速电路的电路连接结构的雷击浪涌保护电路的示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的一种雷击浪涌保护电路的结构示意图。如图1所示，所述雷击浪涌保护电路100包括地线P0、第一供电线P1、若干第一放电器件10以及若干第一加速电路20。其中，所述雷击浪涌保护电路100适用于直流电或交流电的电力系统中，用于将电力系统接收或者感应的雷电电压以雷电电流或者雷电电磁脉冲的形式进行泄放。

在本实施例中，所述地线P0包括第一节点O。所述地线P0是接地装置的简称，包括远端地和近端地，为在电力系统或电子设备中，连接大地、外壳或零电势参考电位的导线，当所述第一放电器件10导通，将雷击产生的浪涌电流泄放到大地。在一些实施例中，根据不同供电线到地线P0的绝缘耐压要求(即防雷的电压等级要求)，可以在所述地线P0上设置一定数量的第一放电器件10，例如，根据所述第一供电线P1到所述地线P0的电压防护等级的要求，在所述第一供电线P1设置至少两个第一放电器件10的同时，在所述地线P0上设置至少一个第四放电器件(图未示)。

所述第一供电线P1包括第一供电输入端与第一供电输出端(图未示)，所述第一供电输入端用于输入雷击电压，所述第一供电输出端连接至所述第一节点O。可以理解，所述第一供电线P1与电源连接，为电力系统中的电子设备或电子设备中的电子电路提供电源。在三相交流电系统中，所述第一供电线P1为零线或火线。

至少两个所述第一放电器件10串联于所述第一供电线P1，并且，每相邻的两个所述第一放电器件10皆共有一个第二节点21。在本实施例中，若干个所述第一放电器件10皆为规格一致的气体放电管，气体放电管的原理为当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电击穿，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弧道所决定的残压水平。

在一些实施例中，所述第一放电器件10的包括电压开关型放电器件、电压限制型放电器件和混合型放电器件，其中，所述电压开关型放电器件包括气体放电管、玻璃放电管、半导体过压保护器等，所述电压限制型放电器件包括压敏电阻、瞬态电压抑制二极管等，所述混合型放电器件包括共模电感、RC滤波器等。

可以理解，若干个所述第一放电器件10可以为同一器件类型，例如，若干个所述第一放电器件10均为电压开关型放电器件。当若干个所述第一放电器件10为同一器件类型时，若干个所述第一放电器件10可以为同一型号，例如，若干个所述第一放电器件10均为气体放电管。进一步的，当若干个所述第一放电器件10为同一型号时，若干个所述第一放电器件10的规格可以一致，例如，若干个所述第一放电器件10均为500V、3A的气体放电管；若干个所述第一放电器件10的规格也可以不一致，例如，第一气体放电管1至第一气体放电管n-1为500V、3A的气体放电管，第一气体放电管n为300V、3A的气体放电管。当然，若干个所述第一放电器件10也可以为不同型号，例如，第一放电器件1至第一放电器件n-1为压敏电阻，第一放电器件n为瞬态电压抑制二极管。若干个所述第一放电器件10的器件类型也可以不一致，例如，第一放电器件1至第一放电器件n-1为电压开关型放电器件，第一放电器件n为电压限制型放电器件。

综上，本实施例不限制所述第一放电器件10的器件类型、型号和规格，所述第一放电器件10的选型除了与实际的电路设计有关，还需符合所述第一供电线P1至所述地线P0的绝缘耐压要求，以及，与其他供电线上的放电器件结合需符合所述第一供电线P1至其他供电线的绝缘耐压要求。

每个所述第一加速电路20连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点21之间。其中，所述第一加速电路20的数量与所述第二节点21的数量一致，较之于所述第一放电器件10的数量少1。

请一并参阅图3，每个所述第一加速电路20皆包括第一泄放电阻R1n(其中，n为大于或等于1的正整数)，每个所述第一泄放电阻R1n连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点21之间。第一泄放电阻R11连接于第一加速电路1与第一加速电路2对应的第二节点21，第一泄放电阻R12连接于第一加速电路2与第一加速电路3对应的第二节点21，以此类推，所述第一泄放电阻R1n的数量与所述第二节点21相对应。

具体的，以若干个所述第一放电器件10一致为例，假设每个所述第一放电器件10的开启电压为V，每个所述第一放电器件10的导通电压为V0。当雷击的感应电压加载在所述第一供电线P1与所述地线P0之间时，雷击的感应电压有一个爬升过程，即加载在所述第一加速电路两端的电压的斜率是变化的，当雷击的感应电压爬升到2V，通过第一泄放电阻R11，使得第一放电器件1最先开启，第一放电器件1与第一放电器件2之间的第二节点21的电压等于2V+V0。紧接着，通过第一泄放电阻R12，使得第一放电器件2开启，第一放电器件2与第一放电器件3之间的第二节点21的电压等于2V+2V0。以此类推，当雷击的感应电压爬升到2V+2(n-1)V0时，若干个所述第一放电器件10均导通，最终，所述第一供电线P1与所述地线P0之间的电压限制在2nV0。

可以理解，当所述地线P0上包括所述第一放电器件10数量与规格一致的第四放电器件，当雷击的感应电压爬升到2V，通过第一泄放电阻R11，使得第一放电器件1和第四放电器件1最先开启，第一放电器件1与第一放电器件2之间的第二节点21的电压等于2V+V0。紧接着，通过第一泄放电阻R12，使得第一放电器件2和第四放电器件2开启，第一放电器件2与第一放电器件3之间的第二节点21的电压等于2V+2V0。

综上，通过增加了第一泄放电阻R1n，结合雷击的感应电压的电压曲线，可以控制若干个所述第一放电器件10陆续依次导通，使得若干个所述第一放电器件10无需等到雷击的感应电压爬升到2nV即可开启，降低了导通电压的大小，通过改变第一泄放电阻R1n的阻值，使得所述雷击浪涌保护电路100适应不同供电线与不同电子设备的绝缘耐压的要求，进而提高了电路适应性。进一步的，通过调节第一泄放电阻R11的阻值，可以调节每个所述第一放电器件10对应的导通时间，进而调节了若干个所述第一放电器件10导通的响应时间，提高了电路适应性。

请一并参阅图4，每个所述第一加速电路10皆包括第一充电电阻R1n(其中，n为大于或等于1的正整数)与第一充电电容阻C1n(其中，n为大于或等于1的正整数)，每个所述第一充电电阻R1n连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点21之间，并且，所述第一充电电阻R1n与所述第一充电电容C1n并联。

通过增加了第一泄放电阻R1n和与之并联的第一充电电容C1n，结合雷击的感应电压的电压曲线，可以控制若干个所述第一放电器件10陆续依次导通，使得若干个所述第一放电器件10无需等到雷击的感应电压爬升到2nV即可开启，降低了导通电压的大小，通过改变第一泄放电阻R1n的阻值和/或第一充电电容C1n的容值，使得所述雷击浪涌保护电路100适应不同供电线与不同电子设备的绝缘耐压的要求，提高了电路适应性。调节第一泄放电阻R11的阻值和/或第一充电电容C1n的容值，可以调节每个所述第一放电器件10对应的导通时间，进而调节了若干个所述第一放电器件10导通的响应时间，提高了电路适应性，其中，改变第一泄放电阻R11的阻值和/或第一充电电容C1n的容值，也即改变第一泄放电阻R11的阻值和/或第一充电电容C1n对应连接的第一放电器件10的振荡频率，振荡频率的改变影响对应连接的第一放电器件10的导通时间，根据f＝1/(2πRC)可得，理论上，减小第一泄放电阻R11的阻值或减小第一充电电容C1n的容值，均可以增大第一放电器件10的振荡频率。

本实用新型实施例提供的一种雷击浪涌保护电路根据第一加速电路的电路形态和电路参数，调节第一供电线上串联的若干放电器件对应的导通时间，从而调节第一供电线对地线泄放雷电浪涌电流的响应时间；以及，调节第一供电线上串联的若干放电器件对应的导通次序，从而调节第一供电线对地线的开启电压的大小，进而提升了电路的适应性。

请参阅图2，所述雷击浪涌保护电路200还包括第二供电线P2、若干第二放电器件30以及若干第三加速电路40。

所述第二供电线P2包括第二供电输入端与第二供电输出端(图未示)，所述第二供电输入端用于输入雷击电压，所述第二供电输出端连接至所述第一节点O。需要说明的是，当所述第一供电线P1为火线时，所述第二供电线P2为零线；当所述第一供电线P1为零线时，所述第二供电线P2为火线。

至少两个所述第二放电器件30串联于所述第二供电线P2，每相邻的两个所述第二放电器件30皆共有一个第三节点41。

每个所述第二加速电路40连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点41之间。

请再次参阅图3，每个所述第二加速电路40皆包括第二泄放电阻R2n(其中，n为大于或等于1的正整数)，每个所述第二泄放电阻R2n连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点41之间。

通过增加了第二泄放电阻R2n，结合雷击的感应电压的电压曲线，可以控制若干个所述第二放电器件30陆续依次导通，使得若干个所述第二放电器件30无需等到雷击的感应电压爬升到2nV即可开启，降低了导通电压的大小，通过改变第二泄放电阻R2n的阻值，使得所述雷击浪涌保护电路200适应不同供电线与不同电子设备的绝缘耐压的要求，进而提高了电路适应性。进一步的，通过调节第二泄放电阻R2n的阻值，可以调节每个所述第二放电器件30对应的导通时间，进而调节了若干个所述第二放电器件30导通的响应时间，提高了电路适应性。

请再次参阅图4，在一些实施例中，每个所述第二加速电路40皆包括第二充电电阻R2n(其中，n为大于或等于1的正整数)与第二充电电容C2n(其中，n为大于或等于1的正整数)，每个所述第二充电电阻R2n连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点41之间，并且，所述第二充电电阻R2n与所述第二充电电容C2n并联。

通过增加了第二泄放电阻R2n和与之并联的第二充电电容C2n，结合雷击的感应电压的电压曲线，可以控制若干个所述第二放电器件30陆续依次导通，使得若干个所述第二放电器件30无需等到雷击的感应电压爬升到2nV即可开启，降低了导通电压的大小，使得所述雷击浪涌保护电路200适应不同供电线与不同电子设备的绝缘耐压的要求，进而提高了电路适应性。进一步的，通过调节第二泄放电阻R2n的阻值和/或第二充电电容C2n的容值，可以调节每个所述第二放电器件30对应的导通时间，进而调节了若干个所述第二放电器件30导通的响应时间，提高了电路适应性，其中，改变第二泄放电阻R2n的阻值和/或第二充电电容C2n的容值，也即改变第二泄放电阻R2n的阻值和/或第二充电电容C2n对应连接的第二放电器件30的振荡频率，振荡频率的改变影响对应连接的第二放电器件30的导通时间。

本实用新型实施例提供的一种雷击浪涌保护电路根据第二加速电路的电路形态和电路参数，调节第二供电线上串联的若干放电器件对应的导通时间，从而调节第二供电线对地线泄放雷电浪涌电流的响应时间；以及，调节第二供电线上串联的若干放电器件对应的导通次序，从而调节第二供电线对地线的开启电压的大小，进而提升了电路的适应性。

请再次参阅图2，在一些实施例中，所述雷击浪涌保护电路200还包括N条第三供电线P3、若干第三放电器件50以及若干第三加速电路60。

其中，每条所述第三供电线P3包括第三供电输入端与第三供电输出端(图未示)，所述第三供电输入端用于输入雷击电压，所述第三供电输出端连接至所述第一节点O，其中，N为正整数，并且，N≥1。可以理解，通过增加第三供电线P3，可以将所述雷击浪涌保护电路200的相数和支路数量进行拓展，例如，将单相交流电结构拓展为三相交流电的结构，还例如，将3个支路雷击浪涌保护电路拓展为6个支路雷击浪涌保护电路。

至少两个所述第三放电器件50串联于所述第三供电线P3，每相邻的两个所述第三放电器件50皆共有一个第四节点61。

每个所述第三加速电路60连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点61之间。

具体的，请再次参阅图3，每个所述第三加速电路60皆包括第三泄放电阻R3n(其中，n为大于或等于1的正整数)，每个所述第三泄放电阻R3n连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点61之间。

请再次参阅图4，每个所述第三加速电路60皆包括第三充电电阻R3n(其中，n为大于或等于1的正整数)与第三充电电容C3n(其中，n为大于或等于1的正整数)，每个所述第三充电电阻R3n连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点61之间，并且，所述第三充电电阻R3n与所述第三充电电容C3n并联。

需要说明的是，本实施例不限制所述第一加速电路20、第二加速电路40以及第三加速电路60的具体电路形式。具体的，在一个雷击浪涌保护电路200的电路架构中，当每个所述第一加速电路20皆包括第二泄放电阻R1n(其中，n为大于或等于1的正整数)时，每个所述第二加速电路40可以皆包括第二充电电阻R2n，也可以皆包括第二充电电阻R2n(其中，n为大于或等于1的正整数)与第二充电电容C2n(其中，n为大于或等于1的正整数)，每个所述第三加速电路60可以皆包括第三泄放电阻R3n(其中，n为大于或等于1的正整数)，也可以皆包括第三充电电阻R3n(其中，n为大于或等于1的正整数)与第三充电电容C3n(其中，n为大于或等于1的正整数)。

本实用新型实施例提供的一种雷击浪涌保护电路根据第三加速电路的电路形态和电路参数，调节第三供电线上串联的若干放电器件对应的导通时间，从而调节第三供电线对地线泄放雷电浪涌电流的响应时间；以及，调节第三供电线上串联的若干放电器件对应的导通次序，从而调节第三供电线对地线的开启电压的大小，进而提升了电路的适应性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种雷击浪涌保护电路，其特征在于，包括：

地线，包括第一节点；

第一供电线，包括第一供电输入端与第一供电输出端，所述第一供电输出端连接至所述第一节点；

若干第一放电器件，至少两个所述第一放电器件串联于所述第一供电线，并且，每相邻的两个所述第一放电器件皆共有一个第二节点；

若干第一加速电路，每个所述第一加速电路连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点之间。

2.根据权利要求1所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述雷击浪涌保护电路还包括：

第二供电线，包括第二供电输入端与第二供电输出端，所述第二供电输入端用于输入雷击电压，所述第二供电输出端连接至所述第一节点；

若干第二放电器件，至少两个所述第二放电器件串联于所述第二供电线。

3.根据权利要求2所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，

每相邻的两个所述第二放电器件皆共有一个第三节点；

所述雷击浪涌保护电路还包括：若干第二加速电路，每个所述第二加速电路连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点之间。

4.根据权利要求3所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述雷击浪涌保护电路还包括：

N条第三供电线，每条所述第三供电线包括第三供电输入端与第三供电输出端，所述第三供电输入端用于输入雷击电压，所述第三供电输出端连接至所述第一节点，其中，N为正整数，并且，N≥1；

若干第三放电器件，至少两个所述第三放电器件串联于所述第三供电线。

5.根据权利要求4所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，

每相邻的两个所述第三放电器件皆共有一个第四节点；

所述雷击浪涌保护电路还包括：若干第三加速电路，每个所述第三加速电路连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点之间。

6.根据权利要求2至5任一项所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，

当所述第一供电线为火线时，所述第二供电线为零线；

当所述第一供电线为零线时，所述第二供电线为火线。

7.根据权利要求1至5任一项所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，每个所述第一加速电路皆包括第一泄放电阻，每个所述第一泄放电阻连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点之间。

8.根据权利要求1至5任一项所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，每个所述第一加速电路皆包括第一充电电阻与第一充电电容，每个所述第一充电电阻连接于所述第一供电输入端与对应的第二节点之间，并且，所述第一充电电阻与所述第一充电电容并联。

9.根据权利要求3至5任一项所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，每个所述第二加速电路皆包括第二泄放电阻，每个所述第二泄放电阻连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点之间。

10.根据权利要求3至5任一项所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，每个所述第二加速电路皆包括第二充电电阻与第二充电电容，每个所述第二充电电阻连接于所述第二供电输入端与对应的第三节点之间，并且，所述第二充电电阻与所述第二充电电容并联。

11.根据权利要求5所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，每个所述第三加速电路皆包括第三泄放电阻，每个所述第三泄放电阻连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点之间。

12.根据权利要求5所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，每个所述第三加速电路皆包括第三充电电阻与第三充电电容，每个所述第三充电电阻连接于所述第三供电输入端与对应的第四节点之间，并且，所述第三充电电阻与所述第三充电电容并联。