防雷開關(guān)電源電路設(shè)計方案

一般建筑物上的避雷針只能防止直接雷擊，但強電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)雷擊和脈沖電壓會潛入房間，危及電視.電話、電子儀表和其他電氣設(shè)備。特別是太陽能控制儀表，由于太陽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。

瞬時高壓雷擊浪涌和信號系統(tǒng)浪涌是儀器穩(wěn)定性差的重要原因。感應(yīng)雷擊是信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源.電磁干擾(EMI).無線電干擾和靜電干擾。受這些干擾信號影響的金屬物體（如電話線）會導(dǎo)致傳輸中的數(shù)據(jù)代碼錯誤，影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。如何設(shè)計防雷電路已成為儀器研發(fā)的一個關(guān)鍵問題。

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.抗過電流水平降低，雷電（包括感應(yīng)雷和操作過電壓浪涌）的承載力降低。另一方面，由于信號源路徑的增加，系統(tǒng)比以前更容易受到雷電波的侵入。浪涌電壓可通過電源線或信號線進(jìn)入計算機設(shè)備。我們將分別討論以下兩個方面：

1)電源浪涌

當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時，電源浪涌不僅僅來自雷擊.大負(fù)荷會產(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，雷擊浪涌通過電網(wǎng)以光速傳輸，并通過變電站衰減。當(dāng)它到達(dá)你的電腦時，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，因為內(nèi)部元件受損。隨著這些損壞的加深，計算機逐漸變得越來越不穩(wěn)定，或者可能導(dǎo)致您的重要數(shù)據(jù)丟失。

美國GE公司測量一般家庭.飯店.公寓等低壓配電線(110)V)在10000小時倍的浪涌電壓在10000小時內(nèi)(約一年零兩個月)發(fā)生在線間，達(dá)到800多次，其中超過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)信號系統(tǒng)浪涌

感應(yīng)雷擊是信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源.電磁干擾.無線電干擾和靜電干擾。這些干擾信號影響金屬物體（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)計防雷浪涌電路

本文設(shè)計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壓敏電阻和一個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，不會引起火災(zāi)。

為實現(xiàn)上述目的而采用的設(shè)計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，電路簡單，采用復(fù)合對稱電路，共模式.差觸全保護(hù)，可以不分L.N連接。使壓敏電阻RV1位于補丁整流模塊的前端L.N并聯(lián)，主要來鉗位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，繞線電阻可以起到保險絲的作用，斷開短路電路。壓敏電阻是一種電壓鉗位保護(hù)裝置，其鉗位電壓點的選擇，即壓敏電阻參數(shù)相對重要(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)計值中的變壓器二次輸出電壓，在實際使用中取得了良好的效果。

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