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雷擊浪湧保護之電源篇—優恩
2018-10-22 09:51:23

電源作為一個電子系統中重要的部件,其穩定性決定了整個系統的可靠性,如開關電源由於其體積小、品質輕、效率高、輸出穩定靈活等優點,在各個領域得到了廣泛的應用,如何提高它的可靠性是電源技術的一個重要研究方面。本篇做為一個拋磚引玉,優恩希望能讓設計工程對雷擊浪湧防護這塊有個更深層次的認知:

開關電源的可靠性也直接影響到系統製造商的最低成本,是整個系統設備能否正常工作的關鍵,在任何方面,哪怕是最微小的疏忽,都可能導致整個電源系統的崩潰,特別是在容易出問題的過壓、雷擊浪湧處理這一塊。

雷擊是指帶電雲層之間或帶電雲層和地面之間相互靠近產生的一種放電現象。這個放電過程會產生強烈的閃電和巨大的聲響,並伴隨大量的能量傳遞。雷擊的形式主要有3種:直擊雷、傳導雷和感應雷。

雷電的入侵途徑:

1. 雷電擊在外部建築物的防雷系統上;

2. 浪湧在接地電阻上引起電壓降;

3. 環路感應過電壓;

4. 雷電擊在遠處架空電力線上;

5. 雷雲之間放電在電力線上引起感應雷電波及過電壓;

6. 電磁脈衝場穿透建築物,直接作用於電力資訊系統;

7. 雷擊通信線,電力線附近地面或地面上其他設施線上路上引起感應雷電波及過電壓;

浪湧也突波,超出正常工作電壓的瞬間過電壓。可能引起浪湧的原因有:重型設備,短路,電源切換或大型發動機停等。

IEC61000-4-5(國標GB/T17626.5)雷擊浪湧標準相交電源測試波形

一、AC TO DC開關電源雷擊浪湧測試(Differential mode) L N


如以上電路未加入防護器件進行差模雷擊浪湧(1KV以上測試電壓)測試時,整流橋、EC1電解電容、PWM控制晶片、MOS管都會受到過電壓的衝擊而損壞。因此我們須要對以上電路進行改良。

1、最常見的保護方法,是在AC輸入端保險管後並聯一個壓敏電阻(MOV)LN之間。

壓敏常用型號與規格參數:

2、可以加個陶瓷氣體放電管(GDT),浪湧通流能力會增強,並可延長壓敏電阻壽命。

陶瓷氣體放電管(GDT)常用型號與規格參數:

二、DC TO DC的開關電源防護

此保護電路有一點需要注意:若直流電路工作電壓小10 V,第一級氣體放電管可單獨使用。若被測設備需耐受的浪湧電流不是很大,可不使用第一級的氣體放電管串聯壓敏的電路;此時可通過提高第二級壓敏電阻的電流容量來滿足設備的浪湧等級要求。對保護電路殘壓要求高的的產品,必須使用第三級的TVS做精度更高的防護。最前級保護元件的電流容量應大於最大浪湧電流。後級保護電路的電流容量可以逐級遞減。


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