防雷開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)方案

一般建筑物上的避雷針只能防止直接雷擊，但強(qiáng)電磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)雷擊和脈沖電壓會(huì)潛入房間，危及電視.電話、電子儀表和其他電氣設(shè)備。特別是太陽(yáng)能控制儀表，由于太陽(yáng)能安裝位置的特殊情況，其使用穩(wěn)定性一直是大多數(shù)開發(fā)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。

瞬時(shí)高壓雷擊浪涌和信號(hào)系統(tǒng)浪涌是儀器穩(wěn)定性差的重要原因。感應(yīng)雷擊是信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓的主要來(lái)源.電磁干擾(EMI).無(wú)線電干擾和靜電干擾。受這些干擾信號(hào)影響的金屬物體（如電話線）會(huì)導(dǎo)致傳輸中的數(shù)據(jù)代碼錯(cuò)誤，影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。如何設(shè)計(jì)防雷電路已成為儀器研發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

分析雷擊浪涌

電子設(shè)備最常見的危害不是由直接雷擊引起的，而是由電源和通信線路中的電流浪涌引起的。一方面，電子設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成(VLSI芯片)，從而導(dǎo)致設(shè)備耐壓.抗過(guò)電流水平降低，雷電（包括感應(yīng)雷和操作過(guò)電壓浪涌）的承載力降低。另一方面，由于信號(hào)源路徑的增加，系統(tǒng)比以前更容易受到雷電波的侵入。浪涌電壓可通過(guò)電源線或信號(hào)線進(jìn)入計(jì)算機(jī)設(shè)備。我們將分別討論以下兩個(gè)方面：

1)電源浪涌

當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，電源浪涌不僅僅來(lái)自雷擊.大負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生電源浪涌，電網(wǎng)綿延數(shù)千英里。雷擊和線路浪涌的概率都很高。當(dāng)雷擊發(fā)生在離你幾百公里的地方時(shí)，雷擊浪涌通過(guò)電網(wǎng)以光速傳輸，并通過(guò)變電站衰減。當(dāng)它到達(dá)你的電腦時(shí)，可能仍然有數(shù)千伏。這種高壓很短，只有幾十到幾百微秒，或者不足以燒壞電腦，但它對(duì)電腦內(nèi)部的半導(dǎo)體元件有很大的損壞，就像舊聲音的噪音比新聲音的噪音大一樣，因?yàn)閮?nèi)部元件受損。隨著這些損壞的加深，計(jì)算機(jī)逐漸變得越來(lái)越不穩(wěn)定，或者可能導(dǎo)致您的重要數(shù)據(jù)丟失。

美國(guó)GE公司測(cè)量一般家庭.飯店.公寓等低壓配電線(110)V)在10000小時(shí)倍的浪涌電壓在10000小時(shí)內(nèi)(約一年零兩個(gè)月)發(fā)生在線間，達(dá)到800多次，其中超過(guò)1000次V這樣的浪涌電壓完全有可能一次性損壞電子設(shè)備。

2)信號(hào)系統(tǒng)浪涌

感應(yīng)雷擊是信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓的主要來(lái)源.電磁干擾.無(wú)線電干擾和靜電干擾。這些干擾信號(hào)影響金屬物體（如電話線），這將導(dǎo)致傳輸中的數(shù)據(jù)代碼錯(cuò)誤，影響傳輸精度和傳輸速率。消除這些干擾將改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀態(tài)。

基于上述技術(shù)缺陷和條件，設(shè)計(jì)了一種基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的開關(guān)電源電路。

設(shè)計(jì)防雷浪涌電路

本文設(shè)計(jì)了一種基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單相平行抗雷擊浪涌電路，并應(yīng)用于儀器的開關(guān)電源。整個(gè)電路包括防雷電路和開關(guān)電源電路，其中防雷電路由三個(gè)壓敏電阻和一個(gè)陶瓷氣體放電管組成，共模式.完全保護(hù)。由經(jīng)典開關(guān)電源電路組成的防雷儀表電源電路采用壓敏電阻并聯(lián)，延長(zhǎng)使用壽命。壓敏電阻短路故障后，與開關(guān)電源電路分離，不會(huì)引起火災(zāi)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的設(shè)計(jì)方案是在儀器的電源上應(yīng)用壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單相并聯(lián)抗雷浪涌電路。主要分為防雷電路部分和開關(guān)電源電路部分，電路簡(jiǎn)單，采用復(fù)合對(duì)稱電路，共模式.差觸全保護(hù)，可以不分L.N連接。使壓敏電阻RV1位于補(bǔ)丁整流模塊的前端L.N并聯(lián)，主要來(lái)鉗位L.N線間電壓，壓敏電阻RV0.RV2與陶瓷氣體放電管FD接地后串聯(lián)串聯(lián)，RV0與FD1串聯(lián)主要是感應(yīng)雷擊浪涌電流在泄放L線上，RV2與FD1串聯(lián)主要是信號(hào)口24串人的泄放V參考電位上的能量，RV0.RV2短路故障后，F(xiàn)D它可以與電源電路分離，不會(huì)引起火災(zāi)。

RV一條線繞電阻串聯(lián)在前端線上RV1短路故障時(shí)，繞線電阻可以起到保險(xiǎn)絲的作用，斷開短路電路。壓敏電阻是一種電壓鉗位保護(hù)裝置，其鉗位電壓點(diǎn)的選擇，即壓敏電阻參數(shù)相對(duì)重要(選擇壓敏電壓較高、流量較大的更安全.耐用，故障率低)；根據(jù)流量容量要求選擇形狀尺寸和包裝形式，本電路采用561k－10D與陶瓷氣體放電管串聯(lián)，延長(zhǎng)使用壽命，確保安全。

根據(jù)要求的流量容量選擇陶瓷氣體放電管的流量容量，電路為3。RM470L－7．5－L，通流量為5000A。線繞電阻R1起限流分壓作用；補(bǔ)丁整流模塊起到開關(guān)電源電路前端整流的作用，C1為高壓濾波電容，Y電阻為去耦電容R2和電容C2及VD2組成開關(guān)電源芯片MOS吸收鉗位電路、保護(hù)芯片和開關(guān)電源芯片PI公司的TNY27系列，TR1為高頻變壓器，VD3.C3構(gòu)成高頻變壓器二級(jí)濾波，U2.VD4.R3.R4.R5構(gòu)成開關(guān)電源電路的反饋電路可以穩(wěn)定設(shè)計(jì)值中的變壓器二次輸出電壓，在實(shí)際使用中取得了良好的效果。

在雷擊浪涌的設(shè)計(jì)中，基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單項(xiàng)并聯(lián)式防雷電路在近年的太陽(yáng)能控制儀表開發(fā)中逐漸被廣大設(shè)計(jì)人員所青睞，本文所設(shè)計(jì)的電路就其嚴(yán)謹(jǐn)性，完全符合國(guó)標(biāo)GB／T17626．5的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際使用中可以空出PCB板的空間來(lái)為開發(fā)者提供隨心所欲的設(shè)計(jì)舞臺(tái)。