雷擊浪涌的防護電路的制作方法

本實用新型涉及開關電源的雷擊浪涌防護領域，尤其涉及一種開關電源的雷擊浪涌的防護電路。

背景技術：

開關電源在工業上有著廣泛的應用，尤其是接在市電上的AC-DC開關電源，常常作為一級電源為后面的系統提供穩定的母線電壓。由于AC-DC開關電源是接在市電上面的，而市電常常會受一些自然因素(如電閃雷擊)和應用環境(如市電上有大的感性或者容性負載的開通或著關斷)的影響，從而產生一個瞬時的電壓或者電流尖峰，疊加在市電上面，對AC-DC開關電源造成很大的危害。現有的AC-DC開關電源都會在輸入端增加防雷擊浪涌電路來抑制這部分危害，確保產品安全可靠的使用，然而增加這部分電路勢必會增加器件，導致成本增加，而且對雷擊浪涌的防護要求越高，增加的器件越多，成本也就會越高。

現有技術的雷擊浪涌防護電路如圖1所示，包括壓敏電阻MOV、安規X電容CX、差模電感LDM、共模電感LCM，這些電路具有雷擊浪涌沖擊電流抑制和電磁干擾抑制功能，但是這種防護電路效果不是特別理想，例如采用圖1所示現有技術的雷擊浪涌防護電路的一款3W樣機能承受2kV的浪涌電壓，電磁干擾等級僅滿足CLASSA的要求，而要想承受4kV或者更高的浪涌電壓，滿足更高的電磁干擾等級，則需要將差模電感和共模電感成倍的增加，才能夠滿足，或者采用多級防護才會具有較好的抑制效果，但是這又會造成成本和體積的增加。

技術實現要素：

本實用新型目的在于提供一種體積小、成本低、具有高可靠性的開關電源雷擊浪涌防護電路。

為了實現上述目的，本實用新型的技術問題通過以下的技術方案予以解決：

一種雷擊浪涌的防護電路，用于連接在AC電源線輸入端與后級電路之間，由第一泄放電路和濾噪電路連接而成，所述第一泄放電路，由壓敏電阻MOV1和電阻R1連接構成，電阻R1串接于壓敏電阻MOV1之后；壓敏電阻MOV1用于為雷擊浪涌產生的沖擊電流提供低阻的泄放通路；電阻R1用于增加輸入阻抗，以使更多的沖擊電流通過壓敏電阻MOV1泄放；所述濾噪電路，由差模電感L1和安規X電容CX連接構成，差模電感L1串接于安規X電容 之前；在雷擊浪涌產生沖擊電流時，濾噪電路用于進一步濾除第一泄放電路的殘壓尖峰；并在后級電路的噪聲向前傳導時，濾噪電路用于對來自后級電路的噪聲進行濾除。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一泄放電路為濾噪電路的前級電路，其具體連接關系是，壓敏電阻MOV1的一端通過電阻R1與差模電感L1的一端相連，差模電感L1的另一端與安規X電容CX的一端相連，安規X電容CX的另一端與壓敏電阻MOV1的另一端相連；壓敏電阻MOV1的兩端還引出作為防護電路的輸入端，安規X電容CX的兩端還引出作為防護電路的輸出端。

作為本實用新型的另一種改進，所述第一泄放電路為濾噪電路的前級電路，其具體連接關系是，壓敏電阻MOV1的一端通過差模電感L1與安規X電容CX的一端相連，安規X電容CX的另一端通過電阻R1與壓敏電阻MOV1的另一端相連；壓敏電阻MOV1的兩端還引出作為防護電路的輸入端，安規X電容CX的兩端還引出作為防護電路的輸出端。

作為上述本實用新型的進一步改進，所述濾噪電路的后級還設有第二泄放電路，并聯在整流橋的正負輸出端上，第二泄放電路與濾噪電路前級的第一泄放電路形成兩級泄放；所述第二泄放電路，其具體連接關系是，壓敏電阻MOV2并接在整流橋的正負輸出端上；壓敏電阻MOV2的一端還與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端引出作為第二泄放電路的第一輸出端；壓敏電阻MOV1的另一端還引出作為第二泄放電路的第二輸出端。

作為前述本實用新型的另一種改進，所述濾噪電路的后級還設有第二泄放電路，并聯在整流橋的正負輸出端上，第二泄放電路與濾噪電路前級的第一泄放電路形成兩級泄放；所述第二泄放電路，其具體連接關系是，壓敏電阻MOV2并接在整流橋的正負輸出端上；壓敏電阻MOV2的一端還引出作為第二泄放電路的第一輸出端；壓敏電阻MOV2的另一端與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端還引出作為第二泄放電路的第二輸出端。

作為本實用新型的再一種改進，所述第一泄放電路為濾噪電路的后級電路，即濾噪電路通過整流橋與第一泄放電路連接，其具體連接關系是，差模電感L1的一端引出作為防護電路的第一輸入端，差模電感L1的另一端與安規X電容CX的一端相連，安規X電容CX的另一端引出作為防護電路的第二輸入端；安規X電容CX的兩端還并接在整流橋的交流輸入端；壓敏電阻MOV1并接在整流橋的正負輸出端上，壓敏電阻MOV1的一端還與電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端引出作為防護電路的第一輸出端；壓敏電阻MOV1的另一端還引出作為防護電路的第二輸出端。

作為本實用新型的又一種改進，所述第一泄放電路為濾噪電路的后級電路，即濾噪電 路通過整流橋與第一泄放電路連接，其具體連接關系是，差模電感L1的一端引出作為防護電路的第一輸入端，差模電感L1的另一端與安規X電容CX的一端相連，安規X電容CX的另一端引出作為防護電路的第二輸入端；安規X電容CX的兩端還并接在整流橋的交流輸入端；壓敏電阻MOV1并接在整流橋的正負輸出端上，壓敏電阻MOV1的一端還引出作為防護電路的第一輸出端；壓敏電阻MOV1的另一端與電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端還引出作為防護電路的第二輸出端。

本實用新型相對現有技術的優點在于：

1)提高了壓敏電阻的作用效果，增強了防護電路的可靠性，大幅減小開關電源在實際使用中遭受雷擊浪涌的損壞；

2)減少開關電源輸入端口防護器件的數量，大大節省了空間，可以減小電源產品的體積；

3)提高開關電源電磁兼容(EMI)性能。

附圖說明

圖1是現有技術雷擊浪涌防護電路；

圖2是本實用新型具體實施方式一的電路原理圖；

圖3是本實用新型具體實施方式一的電路原理圖；

圖4是本實用新型具體實施方式二的電路原理圖；

圖5是本實用新型具體實施方式三的電路原理圖。

具體實施方式

為了更好地理解本實用新型相對于現有技術所作出的改進，在對本實用新型的三種具體實施方式進行詳細說明之前，先對背景技術部分所提到的現有技術結合附圖加以說明，進而引出本案的發明構思。

如圖1所示的雷擊浪涌的防護電路，包括壓敏電阻MOV、安規X電容CX、差模電感LDM、共模電感LCM，其中采用壓敏電阻MOV作為泄放電路；安規X電容CX、差模電感LDM、共模電感LCM作為濾噪電路。此種防護電路的泄放能力有限，且濾噪電路主要依靠其中的差模電感LDM、共模電感LCM的抑制作用。原則上講，此種電路的濾噪效果應是不錯的。但在實際電路中由于線路阻抗不平衡，使共模信號干擾會轉化為不易消除的差模干擾。

針對上述泄放、濾噪問題，本實用新型一方面加強泄放能力，另一方面將現有抑制消除式濾噪，改進為泄放疏導式濾噪，以改善噪聲的干擾作用。基于此發明思路，本實用新型提供一種開關電源的雷擊浪涌的防護電路，包括壓敏電阻、電阻、差模電感和安規X電容，由壓敏電阻和電阻連接構成泄放電路，電阻串接于壓敏電阻之后，即壓敏電阻的兩端作為泄放電路的輸入端，加在泄放電路輸入端的電量經壓敏電阻之后串聯的電阻輸出。在壓敏電阻用于為雷擊浪涌產生的沖擊電流提供低阻的泄放通路的基礎上，通過電阻增加輸入阻抗，以使更多的沖擊電流通過壓敏電阻被泄放掉。

并由差模電感和安規X電容連接構成濾噪電路，差模電感串接于安規X電容之前，即安規X電容的兩端作為濾噪電路的輸出端，以在雷擊浪涌產生沖擊電流時，濾噪電路用于進一步濾除泄放電路的殘壓尖峰；并在后級電路的噪聲向前傳導時，濾噪電路通過安規X電容為后級噪聲提供低阻的泄放通路，再經由差模電感阻礙噪聲，以使更多的高頻噪聲通過安規X電容被泄放。

以下結合附圖對實用新型的原理和實施方式進行詳細說明。

具體實施方式一：

如圖2所示，為本實施例的雷擊浪涌的防護電路，包括壓敏電阻MOV1和電阻R1構成的第一泄放電路，差模電感L1和安規X電容CX構成的濾噪電路。

所述壓敏電阻MOV1的一端與AC電源線輸入端L相連同時與電阻R1的一端相連，所述壓敏電阻MOV1的另一端與AC電源線輸入端N相連；所述電阻R1的另一端與所述差模電感L1的一端相連；所述差模電感L1的另一端與所述安規X電容CX的一端相連；所述安規X電容CX的另一端與壓敏電阻MOV1的另一端相連；所述安規X電容CX還并接在整流橋的AC輸入端；整流橋的正負輸出的兩條線與開關電源功率級電路的輸入端相連。

所述電阻R1也可串聯在安規X電容CX與電源輸入端N的回路當中，如圖3所示。

上述電阻R1可以單獨使用單一的電阻元件，也可串聯幾個電阻元件一起使用，具體以不造成過大的功率損耗為準。

此外，上述以及本實用新型所提及的安規X電容CX不能用普通鋁電解電容亦或是陶瓷電容、CBB電容、安規Y電容等電容代替。安規Y電容不適用本實用新型的原因是，首先安規X電容并接在開關電源輸入線之間，而安規Y電容一般是跨接在原副邊之間的。其次，安規X電容的容值比安規Y電容至少大兩個數量級，故安規Y電容不能適用。其它電 容由于耐壓問題均無法替代安規X電容。

本實用新型雷擊浪涌的防護電路的工作原理如下：

如圖2或者圖3，當有雷擊浪涌產生，沖擊電流通過疊加在市電上的方式傳到防護電路的AC輸入端口L、N線之間，即壓敏電阻MOV1的兩端，壓敏電阻MOV1兩端的電壓迅速升高，其阻值迅速降低，從而提供一個低阻通路，將雷擊浪涌產生的沖擊電流泄放到地，而串聯在回路中的電阻R1可以增加開關電源的輸入阻抗，起到一個限流作用，使得更多的沖擊電流通過壓敏電阻MOV1泄放到地，大大提高了壓敏電阻MOV1的泄放效果，同時串聯在回路中的差模電感L1和并聯在回路中的安規X電容CX構成了一個低通濾波器，差模電感L1對突變的電流有抑制作用，故可以將壓敏電阻MOV1的殘壓尖峰進一步的濾除，大大減小了雷擊浪涌沖擊電流對開關電源電路的危害，提高了開關電源的可靠性。例如采用如圖1所示現有方案制成的一個3W的開關電源樣機，只能抗1kV浪涌電壓，而要想過浪涌2kV或者更高，則必須加10mH～30mH的共模電感；而采用本實用新型的方案制成同樣的一個3W樣機，則至少可抗2kV的浪涌電壓，省了一個共模電感，減小了成本和體積。

特別的，本實用新型涉及的開關電源雷擊浪涌防護電路中所提供的LC濾波器還有另外一個重要作用，眾所周知，開關電源工作在較高的開關頻率下，產生高頻的開關噪聲，若不加防護器件，則對電網會造成很大的干擾，國際上或者國內都有相關的標準限制這種傳導噪聲的干擾，如CISPR22/EN55022中對傳導有分Class A和Class B兩個等級，Class A等級適用產品放置于工業等非家用、非居民區環境條件，比如：電信中心機房內部各種設備；Class B等級適用產品放置于居住，商業，輕工業環境條件，比如：便攜類設備，終端設備，戶外設備等。在量值上，Class A要求比Class B要求低，Class B等級比Class A等級要嚴格10dB(3倍)，因此在實現難度和成本控制上，Class B類設備要更具有挑戰性。現有技術除了實現軟開關，減小開關噪聲外，就是在防護電路的AC輸入端口加濾波器件，這勢必又一次的增加成本和體積。本實用新型涉及的防護電路中的LC濾波器除了濾除由前向后傳導的壓敏電阻殘壓的作用外，還能對來自后級電路的噪聲進行濾除，即還可濾除由后向前傳導的噪聲干擾，從而提高開關電源的電磁兼容(EMI)性能，減小開關電源對電網的干擾。當開關電源的開關噪聲傳到防護電路的輸出端口時，安規X電容給高頻噪聲提供一個低阻抗的回路，將噪聲導入大地，而差模電感對高頻噪聲會起到一個抑制的作用，使得更多的高頻噪聲通過安規X電容流入大地，大大減小了防護電路的后級電路流向防護電路的AC輸入端口的高頻噪聲，提高開關電源的電磁兼容(EMI)性能。例如采用如圖1的現有方案， 加入了差模電感LDM、安規X電容CX和共模電感LCM之后，可以達到Class B等級，而采用本實用新型的方案，在只有差模電感L1和安規X電容CX的情況下，就能夠達到ClassB等級，而體積比采用現有方案的小很多。

使用本具體實施例的思路，可獨立制造成一個雙端輸入，雙端輸出的雷擊浪涌防護模塊，該模塊具有很廣泛的應用范圍，可外置作為開關電源輸入端的防護器，也可內置于系統內部，作為電源輸入電路的一部分。

具體實施方式二：

本具體實施方式與具體實施方式一的不同之處在于第一泄放電路的位置改在了整流橋之后。

如圖4所示的雷擊浪涌的防護電路，包括差模電感L1和安規X電容CX構成的濾噪電路，壓敏電阻MOV1和電阻R1構成的第一泄放電路。

所述差模電感L1的一端與電源線輸入端L相連，差模電感L1的另一端與安規X電容CX的一端相連；所述安規X電容CX的另一端與電源線輸入端N相連，所述安規X電容CX還并接在整流橋的AC輸入端；所述壓敏電阻MOV1并接在整流橋的正負輸出兩條線上；所述電阻R1的一端與壓敏電阻MOV1的一端相連，電阻R1的另一端與開關電源功率級電路輸入端的一端相連；所述壓敏電阻MOV1的另一端與開關電源功率級電路輸入端的另一端相連。

顯然，電阻R1也可以串聯在整流橋負輸出的一端到開關電源負輸入的一端的回路當中。

采用本具體實施方式，其作用效果與具體實施方式一相差不大，但工作原理略有不同。如圖4，壓敏電阻MOV1和電阻R1組成的泄放電路放在了整流橋的后面，而差模電感L1和安規X電容CX構成的濾噪電路的位置不變。這樣做的好處是當壓敏電阻MOV1工作的時候，濾噪電路中的差模電感L1作為壓敏電阻MOV1的前級串聯在一個回路中，從而在電路元器件數量不變的基礎上，經由元器件連接位置的變化，借助差模電感L1對突變的電流的抑制作用來保護壓敏電阻MOV1，減小流過它的電流。

具體實施方式三：

本具體實施方式與具體實施方式一的不同之處在于：本具體實施方式采用兩級泄放，即在濾噪電路的后級增加了一級泄放電路。

如圖5所示為本實施例的雷擊浪涌的防護電路，包括壓敏電阻MOV1和電阻R1構成的第一泄放電路，壓敏電阻MOV2和電阻R2構成第二泄放電路，差模電感L1和安規X電 容CX構成的濾噪電路。

所述壓敏電阻MOV1的一端與AC電源線輸入端L相連同時與電阻R1的一端相連，所述壓敏電阻MOV1的另一端與AC電源線輸入端N相連；所述電阻R1的另一端與所述差模電感L1的一端相連；所述差模電感L1的另一端與所述安規X電容CX的一端相連；所述安規X電容CX的另一端與電源線輸入端N相連；所述安規X電容CX并接在整流橋的AC輸入端；所述壓敏電阻MOV2并接在整流橋的正負輸出端上；所述電阻R2的一端與壓敏電阻MOV2的一端相連，電阻R2的另一端與開關電源功率級電路輸入端的一端相連；所述壓敏電阻MOV2的另一端與開關電源功率級電路輸入端的另一端相連。

采用本具體實施方式的作用效果及雷擊浪涌防護能力比具體實施方式一、二要好很多。采用如圖5所示電路方案制成樣機，測試結果是，第一泄放電路承受最初的浪涌電壓并泄放到地，剩余的殘壓經濾噪電路后再傳到第二泄放電路，第二泄放電路將殘壓泄放到地，兩級泄放電路可以承受4kV浪涌電壓，采用通流量更大的壓敏電阻可以承受高達6kV的浪涌電壓。

以上僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本實用新型的限制，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，還可以做出若干改進和潤飾，對電路進行改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍，這里不再用實施例贅述，本實用新型的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。