開關電源如何防雷?壓敏電阻串聯陶瓷氣體放電管
發布時間:2017-02-14 責任編輯:sherry
【導讀】雷lei電dian的de入ru侵qin首shou先xian表biao現xian為wei過guo電dian壓ya,當dang存cun在zai泄xie放fang通tong道dao時shi,產chan生sheng電dian流liu。過guo電dian壓ya有you共gong模mo過guo電dian壓ya和he差cha模mo過guo電dian壓ya兩liang種zhong類lei型xing。由you於yu寄ji生sheng電dian容rong的de存cun在zai,雷lei電dian過guo電dian壓ya擊ji穿chuan空kong氣qi或huo在zai常chang壓ya下xia絕jue緣yuan的de器qi件jian,形xing成cheng強qiang大da的de雷lei電dian流liu,造zao成cheng設she備bei損sun壞huai。所suo以yi防fang雷lei顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。
為了抑製雷電的影響,應在雷電能量進入設備前將能量泄放至大地。對於共模過電壓,應在輸入線與地之間安裝防雷器件;對於差模過電壓,應在輸入火線和零線之間安裝防雷器件。
開關電源中常用的防雷器件是壓敏電阻和氣體放電管。
1,壓敏電阻
壓敏電阻為限壓型器件,當兩端施加工作電壓時阻值很高,漏電流為μA級。隨著端電壓升高,壓敏電阻阻值降低,端電壓超過鉗位電壓後阻值急劇降低,漏電流可高達20~40KA,形成雷電泄放通道。當電壓降低至工作電壓後,壓敏電阻的漏電流迅速減小,恢複原來狀態。
開關電源常用的壓敏電阻工作過程如下圖所示。

常用壓敏電阻特性
隨著工作時間的增加,尤其是多次泄放電流,壓敏電阻漏電流逐漸增大。如果施加的電壓為標稱電壓的90%時漏電流就達到1mA,就認為壓敏電阻性能達不到要求,需要更換。基於此,可以比較容易地檢測壓敏電阻性能。
一般要求壓敏電阻能耐受In電流正反各衝擊5次,耐受Imax電流正負各衝擊一次,10%In電流衝擊100次。
2、氣體放電管
氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)為(wei)開(kai)關(guan)型(xing)器(qi)件(jian)。當(dang)氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)兩(liang)端(duan)施(shi)加(jia)的(de)電(dian)壓(ya)小(xiao)於(yu)觸(chu)發(fa)電(dian)壓(ya)時(shi),氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)為(wei)斷(duan)路(lu)狀(zhuang)態(tai),基(ji)本(ben)無(wu)漏(lou)電(dian)流(liu)。當(dang)電(dian)壓(ya)高(gao)於(yu)觸(chu)發(fa)電(dian)壓(ya)時(shi),氣(qi)隙(xi)被(bei)擊(ji)穿(chuan),可(ke)認(ren)為(wei)短(duan)路(lu)。當(dang)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)至(zhi)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)以(yi)內(nei)時(shi),氣(qi)隙(xi)不(bu)能(neng)滅(mie)弧(hu),繼(ji)續(xu)有(you)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo),這(zhe)就(jiu)是(shi)氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)的(de)續(xu)流(liu)問(wen)題(ti)。氣(qi)體(ti)放(fang)電(dian)管(guan)的(de)滅(mie)弧(hu)電(dian)壓(ya)很(hen)低(di),一(yi)般(ban)為(wei) 20~50V,因此不能安裝在火線與零線、火線與地線之間。
氣體放電管的一般特性如下圖。

常用氣體放電管特性
目前業界比較通常的標準是單個驅動器的防雷等級在差模4KV,共模6KV,帶外置防雷器可以達到差模10KV,共模10KV的防護等級,
本文所設計的是一種基於壓敏電阻和陶瓷氣體放電管抗雷擊浪湧電路。共模、差摸全保護。壓敏電阻VDR1,VDR2分別與電源L、N並聯,主要來鉗位 L、N線間電壓,壓敏電阻VDR3,VDR4與陶瓷氣體放電管GT1串聯後接地,主要是泄放共模雷擊浪湧,VDR6與GT6串聯主要是泄放差模雷擊浪湧,電路如下圖所示。

shijizaishiyongguochengzhong,faxianyinweileijisunhuaideqingkuangbingbuduo,gengduodefanershiyisidianwangbodongdaozhi,congsunhuaiqudongqidechaijiekeyikanchu,neibufangleidianludesunhuaiyou2 種狀態:第一種狀態,用於實現電壓鉗位的壓敏電阻是點擊穿,能量明顯從器件上某點爆裂而開;dierzhongzhuangtai,yongyushixiandianyaqianweideyamindianzuzeshiranshaoshihuihuai。zhenduidiyizhongqingkuang,zaishiyanshiyonglangyongfashengqiceshi,tongguojiadamonidelangyongdianya,keyiqingchuzhongxianzhezhongdandianshibaolie,dierzhongqingkuang,zaishiyanshiyekeyijinxingmoni,jiangqudongqideshurudianyatiaogao,zaidadaoyamindianzuchanshengloudianliudeshihouhuimanmanfarebingshaohui。
一般電源廠商為了防止壓敏電阻因為漏電流導致的發熱燒毀,都會把壓敏電阻的電壓調整的較高,通常會用到621或者681等級的壓敏電阻,這種等級的 VDR,在輸入電壓達到390VAC或者420VAC時才會出現漏電流,但是這種設計的問題在於,因為PFC級的輸出電容的電壓往往選擇 450VDC/500VDC,如果輸入電壓真的長時間達到380VAC(530VDC),那PFC的輸出電解電容也會出現鼓包,漏液,這種設計本身並不能保證電源在輸入電壓達到380VAC以上時的安全性。而且因為VDR等級的提高,對雷擊電壓的吸收效果會減弱。綜合考慮,VDR1,VDR2最好的選擇是 561,這(zhe)樣(yang)與(yu)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)的(de)耐(nai)壓(ya)匹(pi)配(pei),又(you)更(geng)有(you)效(xiao)的(de)吸(xi)收(shou)了(le)雷(lei)擊(ji)的(de)能(neng)量(liang)。同(tong)時(shi)在(zai)實(shi)際(ji)的(de)工(gong)程(cheng)實(shi)施(shi)中(zhong),在(zai)每(mei)段(duan)路(lu)的(de)配(pei)電(dian)箱(xiang)中(zhong)應(ying)該(gai)加(jia)入(ru)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi),有(you)效(xiao)的(de)保(bao)證(zheng)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)不(bu)會(hui)因(yin)為(wei)電(dian)網(wang)波(bo)動(dong),或(huo)者(zhe)3相電的不均衡,而衝高到380VAC以上,從而損壞電源。
從內部設計看,電源廠商需要重點考慮VDR的降額使用,保證在符合國標要求的40次測試條件下,VDR不會因為大電流衝擊次數過多,或者因為能量吸收產生的溫升,而產生損壞情況。一般VDR廠家都會給出耐受衝擊電流的大小與次數的關係,為了設計的安全性,需要謹慎考慮VDR廠家的推薦使用條件。
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