CN211151531U - 一种低压电气雷击浪涌抑制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低压电气雷击浪涌抑制器，包括依次连接的熔断保护电路、一级前端泄放电路、一级后端泄放电路、一级缓冲电路、二级缓冲电路、二级前端泄放钳位电路、二级后端钳位电路；其中，熔断保护电路串联在电源输入端的正极；缓冲电路包括电感和电容，缓冲电感用于减缓线路中输入电流的冲击，缓冲电容用于减缓线路中输入电压的冲击；泄放电路包括压敏电阻，用于泄放线路中的瞬态高电压；钳位电路包括瞬态抑制二极管，用于将钳位电路两端的电压维持在钳位电压。本实用新型的电路采用多级保护的机制，使得雷击浪涌电压电流快速得到抑制泄放，从而对后端低压灯具的保护。有效保护灯具，提高灯具安全性，且成本低，简单易行，简单有效。
Description
技术领域
本实用新型属于低压电气用雷击浪涌抑制电路领域，具体涉及一种低压电气雷击浪涌抑制器。
背景技术
目前市场上的LED灯具分高压输入和低压输入两大类，高压通俗理解为市电供电的灯具，此类灯具通常由独立的AC TO DC电源进行驱动，而此类电源是必须符合雷击浪涌测试标准的。然而低压灯具部分则通常仅设计有：防反接保护、防静电保护等弱电常用的保护电路，而对于雷击浪涌则难以满足要求。由于LED灯具的应用场景非常宽泛，当灯具于户外高层使用，或者在雷电发生频率较高的环境中使用时，必须保证灯具自身有足够的防雷击浪涌冲击能力，否则灯具会因强大的雷击浪涌冲击能量造成内部电路损毁，通常表现在半导体器件上，如集成电路、LED、二极管等。因此低压电气雷击浪涌抑制器的保护作用对低压LED灯具是相当重要的。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种低压电气雷击浪涌抑制器，解决了现有技术中低压LED灯具没有雷击浪涌抑制保护功能的问题。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种低压电气雷击浪涌抑制器，包括依次连接的熔断保护电路、一级前端泄放电路、一级后端泄放电路、一级缓冲电路、二级缓冲电路、二级前端泄放钳位电路、二级后端钳位电路；其中，
熔断保护电路串联在电源输入端的正极；
缓冲电路包括电感和电容，缓冲电感用于减缓线路中输入电流的冲击，缓冲电容用于减缓线路中输入电压的冲击；
泄放电路包括压敏电阻，用于泄放线路中的瞬态高电压；
钳位电路包括瞬态抑制二极管，用于将钳位电路两端的电压维持在钳位电压。
一级缓冲电路和二级缓冲电路均包括两个电感和一个电容，电源输入输出端的正、负极各串联一个电感，电容跨接在正、负极之间。
所述电容为电解电容，且一级缓冲电路电容的容量小于二级缓冲电路电容的容量。
一级前端泄放电路和一级后端泄放电路各包括两个压敏电阻，压敏电阻连接在电源线的正、负极与大地之间。
一级前端泄放电路还包括连接在电源正、负极之间的电阻。
二级前端泄放钳位电路包括一个压敏电阻和三个瞬态抑制二极管，其中，电源的正、负极之间，电源的正、负极与压敏电阻的一端之间各连接一个瞬态抑制二极管，压敏电阻的另一端连接大地。
二级后端钳位电路包括并联连接在电源输出端正、负极之间的压敏电阻和瞬态抑制二极管。
所述二级后端钳位电路中的压敏电阻的动作电压大于瞬态抑制二极管的出发电压。
瞬态抑制二极管均采用双向型。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型的电路采用多级保护的机制，使得雷击浪涌电压电流快速得到抑制泄放，从而对后端低压灯具的保护。
2、本专利使LED灯具在使用中，线对地测试4KV雷击浪涌抑制时，浪涌有效得到抑制，测试过程中灯具无异常，控制系统不出现死机、重启、失控等异常现象。
3、本实用新型的电路有效保护了灯具在一定电压范围内的雷电浪涌冲击能有效得到抑制，有效保护灯具，提高灯具安全性，且成本低，简单易行，简单有效。
附图说明
图1为本实用新型的低压电气雷击浪涌抑制器电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构及工作过程作进一步说明。
一种低压电气雷击浪涌抑制器，包括依次连接的熔断保护电路、一级前端泄放电路、一级后端泄放电路、一级缓冲电路、二级缓冲电路、二级前端泄放钳位电路、二级后端钳位电路；其中，
熔断保护电路串联在电源输入端的正极；
缓冲电路包括电感和电容，缓冲电感用于减缓线路中输入电流的冲击，缓冲电容用于减缓线路中输入电压的冲击；
泄放电路包括压敏电阻，用于泄放线路中的瞬态高电压；
钳位电路包括瞬态抑制二极管，用于将钳位电路两端的电压维持在钳位电压。
具体实施例，如图1所示，
一种低压电气雷击浪涌抑制器，包括依次连接的熔断保护电路、一级前端泄放电路、一级后端泄放电路、一级缓冲电路、二级缓冲电路、二级前端泄放钳位电路、二级后端钳位电路；其中，
熔断保护电路包括慢熔断保险丝F1；一级前端泄放电路包括压敏电阻VR1、压敏电阻VR2，电阻R1；一级后端泄放电路压敏电阻VR3、压敏电阻VR4；一级缓冲电路包括电感L1、电感 L2，电容C1；二级缓冲电路包括电感L3、电感L4、电容C2；二级前端泄放钳位电路包括压敏电阻VR5、瞬态抑制二极管TVS1至TVS3；二级后端钳位电路包括瞬态抑制二极管TVS4、压敏电阻VR6；
慢熔断保险丝F1的一端连接电源输入的正极，另一端分别连接电感L2的一端、压敏电阻VR2的一端、电阻R1的一端；电感L2的另一端分别连接压敏电阻VR4的一端、电解电容C1的正极、电感L4的一端、瞬态抑制二极管TVS1、TVS3的一端；电感L4的另一端连接到电解电容C2的正极、瞬态抑制二极管TVS4的一端、压敏电阻VR6的一端、以及输出端的正极；输出端的负极连接到压敏电阻VR6的另一端、瞬态抑制二极管TVS4的另一端、电感L3 的一端、电解电容C2的负极；电感L3的另一端连接到瞬态抑制二极管TVS3的另一端、TVS2 的一端、压敏电阻VR3的一端、电解电容C1的负极、电感L1的一端；电感L1的另一端连接到电阻R1的另一端、压敏电阻VR1的一端、输入端的负极；瞬态抑制二极管TVS1的另一端连接到瞬态抑制二极管TVS2的另一端和压敏电阻VR5的一端；压敏电阻VR1、VR2、VR3、 VR4、VR5的另一端连接到大地。
所述保险丝F1为慢熔断保险丝，其在工作状态时，在发生雷击浪涌抑制动作时，不能出现开路，该设计为保护后端出现异常大电流时能及时切断供电，保护线路安全。
电容C1和电容C2为电解电容，其中电容C1的容量小于电容C2的容量，因前端并没有设计防反接设计，在使用前务必遵循接线定义；未设计防反接电路，主要因当抑制浪涌冲击饿瞬时电流非常大，半导体器件会直接击穿形成短路，并无实际设计意义。
瞬态抑制二极管TVS1,TVS2,TVS3，TVS4，均采用双向型。
压敏电阻VR1,VR2,VR3,VR4,VR6的选取应保持线对地DC570V绝缘阻抗测试时，阻抗>10M Ω；同时，通流量应>500A，该实施例选取800A通流量。
压敏电阻VR6的选取，其动作电压>TVS4的触发电压，降低瞬态抑制二极管TVS4的通流量，保护TVS4不被过大电流损毁。压敏电阻VR6的通流量选取800A的器件。
该实施例中，压敏电阻VR1,VR2,VR3,VR4,VR5的一端连接到大地网络，此处大地网络，与建筑体的大地同网络。
本实用新型低压电气雷击浪涌抑制器电路的具体工作原理如下：
当低压LED灯具进行雷击浪涌测试时，通电瞬间，因电感L1,L2,L3,L4阻止电流突然增加的作用而减缓线路的输入电流冲击，电解电容C1,C2抑制电路电压的增加，从而减缓输入电压电流的冲击。在瞬态高压浪涌输入时，瞬态高电压触发压敏电阻VR1或VR2，或两个同时形成对大地短路进行放电，当电压降低到不能维持VR1、VR2的击穿状态时VR1、VR2恢复正常高阻状态。电感L1和L2抑制电流的增加，通过L1、L2后的突波脉冲能量到达C1、VR3、VR4、TVS3、TVS2、TVS1，C1进入充电状态，吸收一定能量，同时电压升高，升高到TVS3触发电压，雪崩效应将使得TVS3进入击穿状态，根据瞬态抑制二极管特性，TVS3两端电压会维持在钳位电压。若电压上升能触发VR3、VR4、VR5，此时泄放回路则是TVS1、TVS2先进入触发状态，VR3、VR4再被触发，最后VR5触发；电压下降时，恢复的次序为VR5，其次VR3、 VR4，再次TVS1、TVS2，最后TVS3。在此次放电后，传送到L3、L4的突波冲击能量将大打折扣，对负载的冲击会小很多。脉冲电流经过L3、L4再次抑制后，到达C2、TVS4、VR6。C2 充电吸收部分高压，TVS4、VR6泄放输入线上的瞬态高电压并钳位电压，保持供电电压的持续与稳定。从而实现对后端低压灯具的保护。
该电路的受到雷击浪涌电路冲击时，具体的信号走向如下：
当低压电气雷击浪涌抑制器安装于低压LED灯具内进行雷击浪涌测试时，灯具正常工作情况下保护器件因各项电气参数均无法触发其动作，灯具正常工作。
当VCC-IN出现雷击浪涌冲击时，该雷击浪涌信号(突波)先流经慢熔断保险系F1，因电感L2抑制电流的突然增加，电流增加速度降低，压敏电阻VR2出电压迅速升高，触发其对大地形成短路而进行放电，降低电感L2端的电压，电压降低到不能维持压敏电阻VR2的短路状态，VR2恢复高阻抗状态。
被一次降低的浪涌信号流经电感L2到达另一端和电感L4的一端，电感L4再次抑制电路中电流的突变，减缓电流冲击，电解电容C1开始充电，电压超过瞬态抑制二极管TVS3的触发电压时，瞬态抑制二极管TVS3动作，钳位电解电容C1两端电压，保护电解电容C1不被高电压击穿，同时电解电容C1正极电压升高触发瞬态抑制二极管TVS1和TVS2，相继动作对压敏电阻VR5放电；电压持续升高，触发压敏电阻VR4、VR5，VR4、VR5对地短路，泄放浪涌电流，降低浪涌电压。
经过前两级的衰减，雷击浪涌的能量已经非常弱，到达VCC-OUT时，弱电压触发压敏电阻VR6和瞬态抑制二极管TVS4，则会形成对GND-IN放电衰减末端能量。
电能经过VCC-OUT输入到灯具电源，由负极流出，从GND-OUT流入到低压电气雷击浪涌抑制器，电感L3抑制电流突变，压敏电阻VR6和瞬态抑制二极管TVS4钳位灯具供电电压，再次抑制电压的升高。
浪涌信号流经电感L3到达电感L1的一端，电感L1再次抑制电流的突变，压敏电阻VR3、 VR5、瞬态抑制二极管TVS1、TVS2、TVS3若触发，将再次泄放该浪涌信号；浪涌信号流经电感L1后，到达电感L1的另一端，若触发，则会再次泄放该浪涌信号能量，浪涌信号回到GND-IN。
经过2级吸收后，基本可实现4KV雷击浪涌测试灯具正常工作的要求。因灯具为低压灯具，需满足线对外壳绝缘阻抗不小于10MΩ要求。
雷击浪涌的抑制用到大地网络，灯具的外壳与低压电气雷击浪涌抑制器的接地线紧密连接，灯具电缆线的接地线与大地网络的底线紧密连接，有效泄放雷击浪涌信号能量。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围和实施例的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：包括依次连接的熔断保护电路、一级前端泄放电路、一级后端泄放电路、一级缓冲电路、二级缓冲电路、二级前端泄放钳位电路、二级后端钳位电路；其中，
熔断保护电路串联在电源输入端的正极；
缓冲电路包括电感和电容，缓冲电感用于减缓线路中输入电流的冲击，缓冲电容用于减缓线路中输入电压的冲击；
泄放电路包括压敏电阻，用于泄放线路中的瞬态高电压；
钳位电路包括瞬态抑制二极管，用于将钳位电路两端的电压维持在钳位电压。
2.根据权利要求1所述的低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：一级缓冲电路和二级缓冲电路均包括两个电感和一个电容，电源输入输出端的正、负极各串联一个电感，电容跨接在正、负极之间。
3.根据权利要求2所述的低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：所述电容为电解电容，且一级缓冲电路电容的容量小于二级缓冲电路电容的容量。
4.根据权利要求1所述的低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：一级前端泄放电路和一级后端泄放电路各包括两个压敏电阻，压敏电阻连接在电源线的正、负极与大地之间。
5.根据权利要求4所述的低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：一级前端泄放电路还包括连接在电源正、负极之间的电阻。
6.根据权利要求1所述的低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：二级前端泄放钳位电路包括一个压敏电阻和三个瞬态抑制二极管，其中，电源的正、负极之间，电源的正、负极与压敏电阻的一端之间各连接一个瞬态抑制二极管，压敏电阻的另一端连接大地。
7.根据权利要求1所述的低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：二级后端钳位电路包括并联连接在电源输出端正、负极之间的压敏电阻和瞬态抑制二极管。
8.根据权利要求7所述的低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：所述二级后端钳位电路中的压敏电阻的动作电压大于瞬态抑制二极管的出发电压。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的低压电气雷击浪涌抑制器，其特征在于：瞬态抑制二极管均采用双向型。
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| CN201921341237.0U CN211151531U (zh) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | 一种低压电气雷击浪涌抑制器 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110504667A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-26 | 乐雷光电(中国)有限公司 | 一种低压电气雷击浪涌抑制器 |
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2019
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