CN213959752U - 一种高频开关电源输入浪涌保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其输入端连接电源输入端，输出端连接输入EMI滤波电路输入端，包括电阻VCR1、VCR2和VCR3，放电管GDT1、GDT2和电感L100，电阻VCR1串联连接于输入火线L与输出零线N之间，放电管GDT1与电阻VCR3串联跨接于电感L100的1脚与2脚之间，放电管GDT2与电阻VCR2串联跨接于电感L100的3脚与4脚之间；有效抑制输入端瞬间的高电压电流，保护电源模块不被损坏，同时用于电源模块安规指标要求较高的场合，由于放电管的开关作用，正常工作时压敏电阻不用承受工作电压，只在浪涌电压的情况发生时才工作，电路使用安全可靠，提高了高频开关电源的性能。

Description

一种高频开关电源输入浪涌保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种高频开关电源输入浪涌保护电路，属于电子电路技术领域。

背景技术

高频开关电源在运行时，由于输入线路上的雷击、电器设备启停和故障等都会在电源的输入端产生差模浪涌电压和共模浪涌电压，这些浪涌电压能量强且电压值高，如果窜入到电源电路中，会对电源的开关管、输入整流桥以及控制芯片造成损坏，从而使电源模块无法正常工作。

传统的高频开关电源输入浪涌保护电路的结构是在电源输入端口的输入火线和输入零线之间跨接一个压敏电阻，另外还在输入火线和输入零线各加一个压敏电阻，然后串联一个放电管接到PE保护接地；接通电源工作，当电源输入端出现差模浪涌电压时，跨接输入火线和输入零线的压敏电阻被击穿，而差模浪涌电压的能量被此压敏电阻所吸收，因此输入火线和输入零线的电压被钳位到安全电压值，从而使电源内部的器件被保护；当电源输入端出现共模浪涌电压时，连接输入火线的压敏电阻和连接输入零线的压敏电阻被击穿，此时放电管放电，而共模浪涌电压的能量大部分被放电管放电泄放，其余部分被所有压敏电阻所吸收，输入火线和输入零线的电压被钳位到安全电压值，从而使电源模块内部器件得到保护。

但传统的高频开关电源输入浪涌保护电路实际使用中具有以下缺点：当对电源安规测试指标有着高要求的场合，是不允许使用传统的高频开关电源输入浪涌保护电路的，因为在经耐压测试时会造成压敏电阻和放电管击穿，那么电源模块则会漏电导致电流超标，另外也会增加电源模块生产的工艺难度，致使成本提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高频开关电源输入浪涌保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：该浪涌保护电路的输入端连接电源输入端，输出端连接输入EMI滤波电路输入端，包括电阻VCR1、电阻VCR2、电阻VCR3、放电管GDT1、放电管GDT2和电感L100，所述电阻VCR1串联连接于输入火线L与输出零线N之间，所述放电管GDT1与电阻VCR2串联跨接于所述电感L100的1脚与2脚之间，所述放电管GDT2与电阻VCR3串联跨接于所述电感L100的3脚与4脚之间；当电源输入端口出现差模浪涌信号时，连接于输入火线L与输入零线N之间的电阻VCR1被击穿，差模浪涌信号的能量大部分被电阻VCR1吸收，输入火线L和输入零线N的电压被钳位到安全电压值，因此电源模块内部其他的电子器件得到保护；当电源输入端口出现共模浪涌信号时，跨接在电感L100两端的电阻VCR2、电阻VCR3以及放电管GDT1、放电管GDT2同时被击穿，泄放了大部分的能量，输入火线L、输入零线N和保护接地PE电压被钳位到安全电压值，使得电源模块内部其他的电子器件得到保护。

进一步的，还包括电容C103、电容C100、电容C101和电容C104，所述电容C103串联连接于所述输入火线L与输出零线N之间并与所述电阻VCR1并联，所述电容C100与电容C101串联后与所述电容C104并联，并连接于所述电感L100的1脚与4脚之间，所述电容C100与电容C101之间还连接保护接地PE；当差模浪涌信号与共模浪涌信号产生时，能量被泄放之后的残余能量将被电容C103、电容C100、电容C101和电容C104所吸收，另外由于放电管GDT1与电阻VCR2串联跨接于电感L100两脚，放电管GDT2与电阻VCR3串联跨接于电感L100另外两脚，并没有直接和PE保护接地连接，因此对电源模块的安规测试没有影响。

进一步的，所述输入火线L上串联连接保险丝F100；主要起过载保护的作用，当电流异常升高到一定的高度和热度的时候，此时保险丝会自身熔断切断电流，从而保护了电路的安全运行，在这里主要起到双重保护的作用。

进一步的，所述输入火线L与输出零线N之间串联连接电阻R100和电阻R101，并与所述电阻VCR1与电容C103并联连接；电阻是一个限流元件，也可说它是一个耗能元件，当电流经过它就产生内能，通常在电路中起分压、分流的作用，在这里主要起到辅助电容吸收被泄放后的残余能量的作用。

进一步的，所述电阻VCR1、电阻VCR2和电阻VCR3为压敏电阻；压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护电路的敏感器件，另外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。

进一步的，所述放电管GDT1和放电管GDT2为气体放电管；气体放电管是一种间隙型的防雷保护组件，在泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用，由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，因此对高频信号线路的雷电防护有明确的优势。

进一步的，所述电感L100为共模电感；共模电感也叫共模扼流圈，常用于开关电源中过滤共模的电磁干扰信号，另外也能够起到EMI滤波的作用，抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

进一步的，所述电容C103、电容C100、电容C101和电容C104为安规电容；是指电容失效后，不会导致电击并且不危及人身安全的安全电容，安规电容通常用于抗干扰电路中的滤波作用，它们用在电源滤波器里，起到电源滤波作用，分别对共模以及差模干扰起滤波作用。

进一步的，所述浪涌保护电路适用于高频开关电源单相输入电源模块；也就是输出功率200W以下，输入浪涌测试等级为四级，差模信号电压2KV，共模信号电压4KV。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型克服电源模块传统浪涌保护电路不可以应用到电源模块安规测试要求高的场合，且电路设计减少了复杂性，可以有效抑制输入电路中的差模浪涌电压和共模浪涌电压对电源模块的干扰，从而保证电源模块正常运行；该浪涌保护电路由三个压敏电阻、两个气体放电管、四个安规电容和共模电感组成；能够有效抑制输入线路产生瞬间的高电压、高电流，保护电源模块不被损坏，且能够用于电源模块安规指标要求较高的场合，耐压测试时不会造成压敏电阻和放电管击穿，导致电源模块漏电流超标，另外由于放电管的开关作用，正常工作时压敏电阻不用承受工作电压，在有浪涌电压的情况发生时才工作，所以电路使用安全可靠，运用灵活，大大提高了高频开关电源的性能。

附图说明

图1为本实用新型的整体模块连接结构示意图；

图2为本实用新型的浪涌保护电路结构示意图；

图3为本实用新型的整体电路结构示意图。

图中标记为：1、浪涌保护电路；2、输入EMI滤波电路；3、输入整流滤波电路；4、DC/DC电源模块；5、第一输出整流滤波电路；6、第一输出EMI滤波电路；7、第一软启动电路；8、第二输出整流滤波电路；9、第二输出EMI滤波电路；10、第二软启动电路；11、DC/DC控制与保护电路。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供的一种电源模块输出电压过压保护电路，如图1-3所示：该浪涌保护电路1的输入端连接电源输入端，输出端连接输入EMI滤波电路2输入端，包括电阻VCR1、电阻VCR2、电阻VCR3、放电管GDT1、放电管GDT2和电感L100，电阻VCR1串联连接于输入火线L与输出零线N之间，放电管GDT1与电阻VCR2串联跨接于所述电感L100的1脚与2脚之间，放电管GDT2与电阻VCR3串联跨接于电感L100的3脚与4脚之间。

本实施例还包括，还包括电容C103、电容C100、电容C101和电容C104，电容C103串联连接于输入火线L与输出零线N之间并与电阻VCR1并联，电容C100与电容C101串联后与电容C104并联，并连接于电感L100的1脚与4脚之间，电容C100与电容C101之间还连接保护接地PE，输入火线L上串联连接保险丝F100，输入火线L与输出零线N之间串联连接电阻R100和电阻R101，并与电阻VCR1与电容C103并联连接；当差模浪涌信号与共模浪涌信号产生时，能量被泄放之后的残余能量将被电容C100、C101、C104和C103所吸收，保险丝F100起双重保护作用，电阻R100和R101能够辅助电容吸收被泄放后的残余能量，另外由于放电管GDT1与电阻VCR2串联跨接于电感两脚，放电管GDT2与电阻VCR3串联跨接于电感两脚，并没有直接和PE保护接地连接，因此对电源模块的安规测试没有影响。

本实施例还包括，电阻VCR1、电阻VCR2和电阻VCR3为压敏电阻，放电管GDT1和放电管GDT2为气体放电管，电感L100为共模电感，电容C103、电容C100、电容C101和电容C104为安规电容；压敏电阻不仅能在过压时进行钳位吸收多余的电流以保护敏感器件，还能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，而气体放电管能够泄放雷电瞬时过电流和限制过电压，共模电感能过滤共模的电磁干扰信号以及EMI滤波的作用，最后安规电容不会导致电击且不危及人身安全，有效提高电路使用时的安全性。

本实施例还包括，浪涌保护电路1适用于高频开关电源单相输入电源模块；也就是输出功率200W以下，输入浪涌测试等级为四级，差模信号电压2KV，共模信号电压4KV。

本实用新型的使用方法：

将浪涌保护电路1的输入端连接电源输入端，输出端连接输入EMI滤波电路2输入端；当电源模块输入端口出现差模浪涌信号时，连接输入火线L和输入零线N的压敏电阻VCR1被击穿，差模浪涌信号的能量大部分被电阻VCR1所吸收，而残余的能量则被安规电容C103、C100、C101和C104所吸收，此时输入火线L和输入零线N的电压被钳位到安全值，因此电源模块内部的电子器件得到保护；当电源模块输入端口出现共模浪涌信号时，由于共模浪涌信号是通过输入火线L、输入零线N以及保护接地PE同时释放的，此时共模浪涌信号通过输入火线L、输入零线N向电源内部传输经过共模电感L100，而共模电感L100相当于一个电流源，且它的电流不能突变，那么共模浪涌信号向电源模块内部传输就受到阻碍，于是跨接在共模电感L100中1脚和2脚之间跨接的气体放电管GDT1和压敏电阻VCR2，以及共模电感L100中3脚和4脚之间跨接的气体放电管GDT2和压敏电阻VCR3同时被击穿，共模浪涌信号的能量先是被气体放电管GDT1和GDT2放电，泄放了大部分能量，残余部分能量则被压敏电阻VCR3和VCR2以及安规电容C103、C100、C101和C104所吸收，此时输入火线L和输入零线N的电压被钳位到安全值，因此电源模块内部的电子器件得到保护；另外由于气体放电管GDT1与压敏电阻VCR2串联跨接于电感L100两脚，气体放电管GDT2与压敏电阻VCR3串联跨接于电感L100另外两脚，并没有直接和PE保护接地连接，因此对电源模块的安规测试没有任何的影响。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他的实施方式。对于本领域的技术人员来说，依然可以对上述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，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 (9)

1.一种高频开关电源输入浪涌保护电路，该浪涌保护电路（1）的输入端连接电源输入端，输出端连接输入EMI滤波电路（2）输入端，其特征在于：包括电阻VCR1、电阻VCR2、电阻VCR3、放电管GDT1、放电管GDT2和电感L100，所述电阻VCR1串联连接于输入火线L与输出零线N之间，所述放电管GDT1与电阻VCR2串联跨接于所述电感L100的1脚与2脚之间，所述放电管GDT2与电阻VCR3串联跨接于所述电感L100的3脚与4脚之间。

2.根据权利要求1所述的一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其特征在于：还包括电容C103、电容C100、电容C101和电容C104，所述电容C103串联连接于所述输入火线L与输出零线N之间并与所述电阻VCR1并联，所述电容C100与电容C101串联后与所述电容C104并联，并连接于所述电感L100的1脚与4脚之间，所述电容C100与电容C101之间还连接保护接地PE。

3.根据权利要求1所述的一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其特征在于：所述输入火线L上串联连接保险丝F100。

4.根据权利要求1所述的一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其特征在于：所述输入火线L与输出零线N之间串联连接电阻R100和电阻R101，并与所述电阻VCR1与电容C103并联连接。

5.根据权利要求1所述的一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其特征在于：所述电阻VCR1、电阻VCR2和电阻VCR3为压敏电阻。

6.根据权利要求1所述的一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其特征在于：所述放电管GDT1和放电管GDT2为气体放电管。

7.根据权利要求1所述的一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其特征在于：所述电感L100为共模电感。

8.根据权利要求2所述的一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其特征在于：所述电容C103、电容C100、电容C101和电容C104为安规电容。

9.根据权利要求1所述的一种高频开关电源输入浪涌保护电路，其特征在于：所述浪涌保护电路（1）适用于高频开关电源单相输入电源模块。

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