CN218386805U - 雷击浪涌保护电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了雷击浪涌保护电路及装置，该雷击浪涌保护电路包括电压检测电路，其输入端用于连接雷击敏感位置，其输出端基于雷击敏感位置的电压生成触发信号；触发电路，其输入端与电压检测电路的输出端连接，以在触发信号大于设定电压时生成关断信号；关断电路，其控制端与触发电路的输出端连接，其输入端用于连接待关断位置，进而根据关断信号将待关断位置导通至地；本实用新型可以在遭遇雷击浪涌时，迅速使待关断位置导致至地，从而减小受保护电路中的驱动器件因响应缓慢而导致开关器件继续工作，因而导致开关器件因雪崩能量过大而损坏的情况，并且本实用新型还具有电路结构简单、稳定、成本低等优点。

Description

雷击浪涌保护电路及装置

技术领域

本实用新型涉及防雷击电路技术领域，尤其涉及一种雷击浪涌保护电路及装置。

背景技术

近年新一代的半导体开关器件如超结MOS，GaN_MOS，SiC_MOS由于具有更低的导通电阻，更快的开关速度而在功率转换场合大量应用，但是因其自身结构特点或者晶圆面积更小等原因，其耐雪崩能力变得更差。实际应用时，防止半导体开关器件承受过大的雪崩能量变得尤为重要。另外，一些特殊的电路结构因其缺少储能器件，如单级PFC，在遭遇雷击浪涌时，浪涌能量导致的高压落在变压器和开关器件上，如果此时驱动电路不能即时响应关闭驱动信号，雪崩电流极易与变压器饱和形成正反馈，导致变压器迅速深度饱和，此时半导体开关继续工作很容易因超出雪崩承受能力而损坏。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的至少一个缺陷，提供一种雷击浪涌保护电路及装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种雷击浪涌保护电路，包括：

电压检测电路，其输入端用于连接雷击敏感位置，其输出端基于所述雷击敏感位置的电压生成触发信号；

触发电路，其输入端与所述电压检测电路的输出端连接，以在所述触发信号大于设定电压时生成关断信号；

关断电路，其控制端与所述触发电路的输出端连接，其输入端用于连接待关断位置，进而根据所述关断信号将所述待关断位置导通至地。

优选地，所述电压检测电路包括第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1的第一端为所述电压检测电路的输入端，所述第一电阻R1的第二端为所述电压检测电路的输出端，所述第一电阻R1的第二端还经所述第二电阻R2连接至地。

优选地，所述触发电路包括第一触发二极管DB1、第三电阻R3和第四电阻R4；

所述电压检测电路的输出端连接所述第一触发二极管DB1的第一端，所述第一触发二极管DB1的第二端连接所述第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端连接所述关断电路的控制端，所述第三电阻R3的第二端还经所述第四电阻R4连接至地。

优选地，所述关断电路包括第六开关管Q6和第一开关管Q1；

所述第三电阻R3的第二端连接所述第六开关管Q6的控制端，所述第六开关管Q6的输入端作为所述关断电路的输入端连接所述第一开关管Q1的输入端，所述第六开关管Q6的输出端连接所述第一开关管Q1的控制端，所述第一开关管Q1的输出端接地。

优选地，所述触发电路包括第二触发二极管DB2、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；

所述电压检测电路的输出端连接所述第二触发二极管DB2的第一端，所述第二触发二极管DB2的第二端连接所述第五电阻R5的第一端，所述第五电阻R5的第二端连接所述关断电路的第一控制端，所述第五电阻R5的第二端连接所述第六电阻R6的第一端，所述第六电阻R6的第二端连接所述关断电路的第二控制端，所述第六电阻R6的第二端还经所述第七电阻R7连接至地。

优选地，所述关断电路包括第五开关管Q5和第二开关管Q2；

所述第五电阻R5的第二端连接所述第五开关管Q5的控制端，所述第五开关管Q5的输入端作为所述关断电路的输入端连接所述第二开关管Q2的输入端，所述第五开关管Q5的输出端连接所述第二开关管Q2的控制端和第六电阻R6的第二端，所述第二开关管Q2的输出端接地。

优选地，所述触发电路包括第三触发二极管DB3、第八电阻R8和第九电阻R9；

所述电压检测电路的输出端连接所述第三触发二极管DB3的第一端，所述第三触发二极管DB3的第二端连接所述第八电阻R8的第一端，所述第八电阻R8的第二端连接所述关断电路的控制端，所述第八电阻R8的第二端还经所述第九电阻R9连接至地。

优选地，所述关断电路包括第三开关管Q3；

所述第八电阻R8的第二端连接所述第三开关管Q3的控制端，所述第三开关管Q3的输入端为所述关断电路的输入端，所述第三开关管Q3的输出端接地。

优选地，所述第三触发二极管DB3为双向触发二极管或稳压管，所述第三开关管Q3为NPN三极管或NMOS管。

本实用新型还构造了一种雷击浪涌保护装置，包括本实用新型实施例提供的雷击浪涌保护电路。

本实用新型至少具有以下有益效果：将电压检测电路的输入端连接雷击敏感位置，电压检测电路的输出端则基于雷击敏感位置的电压生成触发信号；当触发信号大于设定电压时，触发电路生成关断信号；关断电路则根据该关断信号将待关断位置导通至地；本实用新型可以在遭遇雷击浪涌时，迅速使待关断位置导致至地，从而减小受保护电路中的驱动器件因响应缓慢而导致开关器件继续工作，因而导致开关器件因雪崩能量过大而损坏的情况，并且本实用新型还具有电路结构简单、稳定、成本低等优点。

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雷击浪涌保护电路的结构图；

图2是本实用新型提供的雷击浪涌保护电路的实施例一电路原理图；

图3是本实用新型提供的雷击浪涌保护电路的实施例二电路原理图；

图4是本实用新型提供的雷击浪涌保护电路的实施例三电路原理图；

图5是本实用新型提供的雷击浪涌保护电路的实施例四电路原理图。

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，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

参考图1，本实用新型提供了一种雷击浪涌保护电路，该雷击浪涌保护电路电路包括电压检测电路1、触发电路2和关断电路3。

电压检测电路1的输入端用于连接雷击敏感位置，电压检测电路1的输出端基于雷击敏感位置的电压生成触发信号。其中，雷击敏感位置可以为受保护电路中，如何在发生雷击时电压会快速上升的位置，如开关电源中的整流桥后的正极、浪涌吸收电路RCD的电容上等。

触发电路2的输入端与电压检测电路1的输出端连接，以在触发信号大于设定电压时生成关断信号。

关断电路3的控制端与触发电路2的输出端连接，关断电路3的输入端用于连接待关断位置，进而根据关断信号将待关断位置导通至地。其中，待关断位置可以为受保护电路中，能够直接或间接控制其开关器件工作的位置，如MOS的栅极、三极管的基极以及PWM控制芯片中用于决定驱动信号的COMP引脚等。

在一些实施例中，参考图2至图5，电压检测电路1包括第一电阻R1和第二电阻R2。具体地，第一电阻R1的第一端为电压检测电路1的输入端，第一电阻R1的第二端为电压检测电路1的输出端，第一电阻R1的第二端还经第二电阻R2连接至地。

在一些实施例中，雷击浪涌保护电路实施例电路原理图如图2所示，触发电路2包括第一触发二极管DB1、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一触发二极管DB1可以为双向触发二极管。具体地，电压检测电路1的输出端连接第一触发二极管DB1的第一端，第一触发二极管DB1的第二端连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端连接关断电路3的控制端，第三电阻R3的第二端还经第四电阻R4连接至地。

进一步地，如图2所示，在该实施例中，关断电路3包括第六开关管Q6和第一开关管Q1；其中，第六开关管Q6和第一开关管Q1可以为NPN三极管，NPN三极管的基极对应为开关管的控制端，NPN三极管的集电极对应为开关管的输入端，NPN三极管的发射极对应为开关管的输出端。具体地，第三电阻R3的第二端连接第六开关管Q6的控制端，第六开关管Q6的输入端作为关断电路3的输入端连接第一开关管Q1的输入端，第六开关管Q6的输出端连接第一开关管Q1的控制端，第一开关管Q1的输出端接地。

参考图2，在该实施例中，雷击浪涌保护电路的工作原理如下：正常工作时，电压检测电路1的输入端VBUS在正常工作电压范围内，第一电阻R1和第二电阻R2的分压值低于第一触发二极管DB1的正向截止电压，使得第六开关管Q6和第一开关管Q1截止，对原电路不产生影响；当在遭遇雷击浪涌时，输入端VBUS的电压迅速上升，第一电阻R1和第二电阻R2的分压值随之快速上升，当第一电阻R1与第二电阻R2的交点电压达到第一触发二极管DB1的正向截止电压时，流过第一触发二极管DB1的开始电流上升，当电流超过第一触发二极管DB1的截止电流时，电流迅速上升，当第三电阻R3与第四电阻R4的分压超过第六开关管Q6的导通阈值时，由于第六开关管Q6和第一开关管Q1组成了达林顿管三极管结构，第六开关管Q6的导通会快速使第一开关管Q1导通，使待关断位置迅速导通至地，以避免受保护电路因不能迅速关闭而导致雪崩能量过大或变压器饱和导致雪崩能量迅速攀升的情况，进而防止开关器件损坏。可以理解的，设定电压由第一触发二极管DB1的正向截止电压、第六开关管Q6的导通阈值以及第三电阻R3与第四电阻R4的阻值比例决定。

在一些实施例中，雷击浪涌保护电路实施例电路原理图如图3所示，触发电路2包括第二触发二极管DB2、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；其中，第二触发二极管DB2可以为双向触发二极管。具体地，电压检测电路1的输出端连接第二触发二极管DB2的第一端，第二触发二极管DB2的第二端连接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端连接关断电路3的第一控制端，第五电阻R5的第二端连接第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端连接关断电路3的第二控制端，第六电阻R6的第二端还经第七电阻R7连接至地。

进一步地，如图3所示，在该实施例中，关断电路3包括第五开关管Q5和第二开关管Q2；其中，第五开关管Q5和第二开关管Q2可以为NPN三极管，NPN三极管的基极对应为开关管的控制端，NPN三极管的集电极对应为开关管的输入端，NPN三极管的发射极对应为开关管的输出端。具体地，第五电阻R5的第二端连接第五开关管Q5的控制端，第五开关管Q5的输入端作为关断电路3的输入端连接第二开关管Q2的输入端，第五开关管Q5的输出端连接第二开关管Q2的控制端和第六电阻R6的第二端，第二开关管Q2的输出端接地。

在一些实施例中，雷击浪涌保护电路实施例电路原理图如图4所示，触发电路2包括第三触发二极管DB3、第八电阻R8和第九电阻R9；其中，第三触发二极管DB3可以为双向触发二极管。具体地，电压检测电路1的输出端连接第三触发二极管DB3的第一端，第三触发二极管DB3的第二端连接第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端连接关断电路3的控制端，第八电阻R8的第二端还经第九电阻R9连接至地。

进一步地，如图4所示，在该实施例中，关断电路3包括第三开关管Q3；第三开关管Q3可以为NMOS管，NMOS管的栅极对应为开关管的控制端，NMOS管的漏极对应为开关管的输入端，NMOS管的源极对应为开关管的输出端。具体地，第八电阻R8的第二端连接第三开关管Q3的控制端，第三开关管Q3的输入端为关断电路3的输入端，第三开关管Q3的输出端接地。

在一些实施例中，雷击浪涌保护电路实施例电路原理图如图5所示，图5所示的实施例与图4所示的实施例主要区别在于，第三触发二极管DB3为稳压管，在该实施例中，第三触发二极管DB3的第一端对应为稳压管的阴极，第三触发二极管DB3的第二端对应为稳压管的阳极；而第三开关管Q3则为NPN三极管。可以理解的，在图2及图3所示的实施例中，触发二极管使用稳压管替代，开关管使用MOS管替代，也可以实现相同的功能。

可以理解的，如图3、图4和图5所示这些实施例的雷击浪涌保护电路的工作原理与图2所示的工作原理相仿，在此不再一一叙述。另外，对于是否使用达林顿结构，或使用达林顿组合的其它形式(如NPN三极管与PNP三极管、PNP三极管与PNP三极管等形式)，可以根据使用情况确定。

本实用新型还构造了一种雷击浪涌保护装置，包括本实用新型实施例提供的雷击浪涌保护电路。

本实用新型至少具有以下有益效果：将电压检测电路的输入端连接雷击敏感位置，电压检测电路的输出端则基于雷击敏感位置的电压生成触发信号；当触发信号大于设定电压时，触发电路生成关断信号；关断电路则根据该关断信号将待关断位置导通至地；本实用新型可以在遭遇雷击浪涌时，迅速使待关断位置导致至地，从而减小受保护电路中的驱动器件因响应缓慢而导致开关器件继续工作，因而导致开关器件因雪崩能量过大而损坏的情况，并且本实用新型还具有电路结构简单、稳定、成本低等优点。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；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，可以对上述技术特点进行自由组合，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；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种雷击浪涌保护电路，其特征在于，包括：

电压检测电路(1)，其输入端用于连接雷击敏感位置，其输出端基于所述雷击敏感位置的电压生成触发信号；

触发电路(2)，其输入端与所述电压检测电路(1)的输出端连接，以在所述触发信号大于设定电压时生成关断信号；

关断电路(3)，其控制端与所述触发电路(2)的输出端连接，其输入端用于连接待关断位置，进而根据所述关断信号将所述待关断位置导通至地。

2.根据权利要求1所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述电压检测电路(1)包括第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1的第一端为所述电压检测电路(1)的输入端，所述第一电阻R1的第二端为所述电压检测电路(1)的输出端，所述第一电阻R1的第二端还经所述第二电阻R2连接至地。

3.根据权利要求1或2任一项所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述触发电路(2)包括第一触发二极管DB1、第三电阻R3和第四电阻R4；

所述电压检测电路(1)的输出端连接所述第一触发二极管DB1的第一端，所述第一触发二极管DB1的第二端连接所述第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端连接所述关断电路(3)的控制端，所述第三电阻R3的第二端还经所述第四电阻R4连接至地。

4.根据权利要求3所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述关断电路(3)包括第六开关管Q6和第一开关管Q1；

所述第三电阻R3的第二端连接所述第六开关管Q6的控制端，所述第六开关管Q6的输入端作为所述关断电路(3)的输入端连接所述第一开关管Q1的输入端，所述第六开关管Q6的输出端连接所述第一开关管Q1的控制端，所述第一开关管Q1的输出端接地。

5.根据权利要求1或2任一项所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述触发电路(2)包括第二触发二极管DB2、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；

所述电压检测电路(1)的输出端连接所述第二触发二极管DB2的第一端，所述第二触发二极管DB2的第二端连接所述第五电阻R5的第一端，所述第五电阻R5的第二端连接所述关断电路(3)的第一控制端，所述第五电阻R5的第二端连接所述第六电阻R6的第一端，所述第六电阻R6的第二端连接所述关断电路(3)的第二控制端，所述第六电阻R6的第二端还经所述第七电阻R7连接至地。

6.根据权利要求5所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述关断电路(3)包括第五开关管Q5和第二开关管Q2；

所述第五电阻R5的第二端连接所述第五开关管Q5的控制端，所述第五开关管Q5的输入端作为所述关断电路(3)的输入端连接所述第二开关管Q2的输入端，所述第五开关管Q5的输出端连接所述第二开关管Q2的控制端和第六电阻R6的第二端，所述第二开关管Q2的输出端接地。

7.根据权利要求1或2任一项所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述触发电路(2)包括第三触发二极管DB3、第八电阻R8和第九电阻R9；

所述电压检测电路(1)的输出端连接所述第三触发二极管DB3的第一端，所述第三触发二极管DB3的第二端连接所述第八电阻R8的第一端，所述第八电阻R8的第二端连接所述关断电路(3)的控制端，所述第八电阻R8的第二端还经所述第九电阻R9连接至地。

8.根据权利要求7所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述关断电路(3)包括第三开关管Q3；

所述第八电阻R8的第二端连接所述第三开关管Q3的控制端，所述第三开关管Q3的输入端为所述关断电路(3)的输入端，所述第三开关管Q3的输出端接地。

9.根据权利要求8所述的雷击浪涌保护电路，其特征在于，所述第三触发二极管DB3为双向触发二极管或稳压管，所述第三开关管Q3为NPN三极管或NMOS管。

10.一种雷击浪涌保护装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的雷击浪涌保护电路。

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