开关电源防雷电路设计1
电源口防雷电路设计
电源口防雷电路的设计需要注意的因素较多，有如下几方面：1、防雷电路的设计应满足规定的防护等级要求，且防雷电路的残压水平应能够保护后级电路免受损坏。
2、在遇到雷电暂态过电压作用时，保护装置应具有足够快的动作响应速度，即能尽早的动作限压和旁路泄流。
3、防雷电路加在馈电线路上，不应影响设备的正常馈电。
例如，采用串联式电源防雷电路时，防雷电路应可通过设备满负荷工作时的电流并有一定的裕量。
4、防护电路在系统的最高工作电压时不应动作。
通常在交流回路中，防护电路的动作电压是交流工作电压有效值的2.2～2.5倍，在直流回路中，防护电路的动作电压是直流额定工作电压的1.8～2倍。
5、防雷电路加在馈电线路上，不应给设备的安全运行带来隐患。
例如，应避免由于电路设计不当而使防雷电路存在着火等安全隐患。
6、在整个馈电通路上存在多级防雷电路时，应注意各级防雷电路间有良好的配合关系，不应出现后级防雷电路遭到雷击损坏而前级防雷电路完好的情况。
7、防雷电路应具有损坏告警、遥信、热容和过流保护功能，并具有可替换性。
下面分别给出交流电源口和直流电源口的防雷电路设计指导。
一、交流电源口防雷电路设计1、交流电源口防雷电路交流电源口防雷电路上图是一个两级的交流电源口防护电路：a、G1和G2为气体放电管2、Rvz1～Rvz6为压敏电阻3、F1和F2为空气开关4、F3和F4为保险5、L1和L2是退耦电感。
电路原理简述如下：第1级防雷电路为具有共模和差模保护的电路，差模保护采用的压敏电阻。
共模保护采用压敏电阻和气体放电管串联。
第1级防雷电路的通流能力较高，通常在几十kA（8/20us）。
第1级防雷电路宜选用空气开关做短路过流故障的保护器件。
第2级防雷电路的形式与第1级相同，合理设计第1级电路和第2级电路间的电感值，可以使大部分的雷电流通过第1级防雷电路泄放，第2级电路只泄放少部分雷电流，这样就可以通过第2级电路将防雷器的输出残压进一步降低以达到保护后级设备的目的。
常用的防雷典型电路
防雷器基本电路图目录一、交流电源防雷器（一）单相并联式防雷器（电路一～电路三） 1～3（二）三相并联式防雷器（电路一～电路三）4～6（三）单相串联式防雷器（通用安全保护电路）7（四）三相串联式防雷器（通用安全保护电路）8二、通信机房用直流电源防雷器（一）并联式防雷器1、正极接地（–48V）直流电源 92、负极接地（＋24V）直流电源 103、正负对称（±110V）直流电源 11 （二）串联式防雷器1、正极接地（–48V）直流电源 122、负极接地（＋24V）直流电源 133、正负对称（±110V）直流电源 14三、通用二级信号防雷器（一）双绞线型信号电路通用电路一～通用电路五 15～19 （二）同轴线型信号电路（1）外导体接地电路（通用电路一～通用电路三） 20～22 （2）外导体不接地电路（通用电路一～通用电路二） 23～24 （三）提高传输频率/速率的方法25四、小功率电源变压器或开关电源保护电路（电路一～电路三）26～28五、通讯电子设备的保护电路（电路一～电路三）29～31六、直流电源与信号同传的保护电路32七、信号电路的双重二级保护方式33八、检测/控制电路的保护（接地、不接地）34～35九、单级信号防雷器1、只用玻璃放电管的保护电路 362、只用半导体过压保护器的保护电路 373、只用TVS管的保护电路 384、复合单级保护电路 39十、天馈防雷器1、单级电路天馈防雷器 402、二级电路天馈防雷器 413、三级电路天馈防雷器 42 十一、防静电保护器 43（一）单相并联式防雷器电路一：最简单的电路600V。
当要求的通流容量≤3KA时，可以用玻璃放电管代替。
4、压敏电阻和气体放电管都必须按冲击10次以上的降额值计算通流容量（压敏电阻为一次冲击通流容量的三分之一左右，气体放电管为最大通流容量的一半左右）。
（一）单相并联式防雷器电路二：较安全的电路说明：1、优点：采用复合对称电路，共模、差模全保护， L、N可以随便接，正常工作时无漏电流，可延长器件使用寿命，由于陶瓷气体放电管失效模式大多为开路，不易引起火灾。
一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
一种防雷击浪涌的开关电源电路设计防雷击和浪涌是电路设计中必须要考虑的重要因素，它们可以对电气设备和电子元件造成严重的损害。
下面将介绍一种针对防雷击和浪涌的开关电源电路设计。
开关电源是一种将交流电转换为稳定输出直流电的电源。
在设计开关电源时，需要考虑输入端的防雷击和浪涌保护。
防雷击保护主要考虑雷电产生的高压瞬态脉冲对电路带来的损害。
为了降低这种损害，可以采用以下措施：1.使用射频滤波器：在输入端加入适当的射频滤波器可以减少高频噪声和干扰。
这些滤波器可以阻止雷击电流进入电路，保护负载电路免受雷击的影响。
2.使用整流器和大容量电容：在输入端加入整流器和大容量电容可以对电路进行平滑滤波，减少电路中的纹波电流。
这可以保护电路免受雷击电流的影响。
3.使用继电器：在输入端加入一个继电器可以在雷击发生时隔离电路。
当雷击产生时，继电器可以迅速切断电源电路，保护电路免受雷击的影响。
在设计开关电源时，浪涌保护也是一个重要的考虑因素。
浪涌是指短时间内大电流脉冲通过电路。
为了防止浪涌对电路造成的损害，可以采取以下措施：1.使用过电压保护器：过电压保护器可以检测并限制过电压的电流。
当浪涌电流超过设定值时，过电压保护器会迅速切断电路，保护电路免受浪涌的影响。
2.使用过流保护器：过流保护器可以检测并限制过大的电流。
当浪涌电流超过设定值时，过流保护器会迅速切断电路，保护电路免受浪涌的影响。
3.使用TVS二极管：TVS二极管可作为浪涌保护器，可以在系统发生浪涌时迅速反应并引导过电流。
TVS二极管用作浪涌保护器时，在未触发时表现为开路状态，当瞬态电压超过其额定电压时，TVS二极管将变为低阻抗状态，并通过引导大电流来保护电路。
综上所述，防雷击浪涌保护开关电源电路设计需要综合考虑多个因素，包括射频滤波器、整流器和大容量电容、继电器、过电压保护器、过流保护器和TVS二极管等。
这些措施可以有效地保护电路免受雷击和浪涌的影响。
电源防雷设计方案
电源防雷设计方案1. 引言随着电子设备的普及和人们对电力质量的要求不断提高，电源系统防雷设计变得至关重要。
雷电活动是一种常见的自然现象，如果不采取必要的防护措施，雷电可能导致电源系统的故障、设备损坏甚至人员伤亡。
因此，本文将介绍电源防雷的基本原理和一些常用的防雷设计方案。
2. 防雷基本原理在开始讨论电源防雷设计方案之前，我们首先需要了解一些基本的防雷原理。
2.1 雷电与电源系统的影响雷电是由云层之间以及云层与地面之间的电荷不平衡所引起的自然现象。
当雷电直接击中地面或附近的物体时，其能量会迅速传递到接地系统。
这种瞬间高能量的传导会对电源系统产生不利的影响，如电压暂降、电流过载、电磁干扰等。
2.2 防雷原理电源系统的防雷设计的基本原理是通过合理的接地和引流设计，将雷电产生的能量引导到地下，从而保护电源系统及其设备免受雷电的损害。
主要的防雷原理如下：•接地保护：通过合理设计和布局地下接地系统，将雷电流通过低阻抗路径引入地下，从而保护电源系统的设备和用户不受雷电伤害。
•引流保护：合理布置可靠的引流设施，如接闪器、避雷针等，在雷电来临时将其带电部分接地，通过引线和引流电阻将雷电能量稳定地导入地下。
3. 电源防雷设计方案根据防雷原理，我们可以采取多种方式来设计电源系统的防雷方案。
以下是几种常用的设计方案：3.1 设备接地设备接地是电源系统防雷设计中的首要步骤。
合理的设备接地可以有效降低雷电冲击电压并将雷电能量引入地下。
以下是设备接地的一些建议：•选择合适的接地点：接地点应远离高压电缆、电源轨道等可能引发雷电的设备。
地下水位较低、土壤湿度适中、导电性好的地方是理想的接地点，如大型金属材料埋入地下。
•接地电阻控制：接地电阻应尽量低，通常要求小于10欧姆，以确保良好的接地效果。
•接地导线选择：接地导线应选用电阻性能好、耐腐蚀的铜排或铜扁线，以减少接地电阻和维护成本。
3.2 引流设计引流设计通过合理布置引流设施，将雷电能量稳定地引入地下。
开关电源制作设计(电路原理图+PCB)
一、工作原理我们先熟悉一款开关电源的工作原理，该电源可输出5V电压，如图1所示。
1. 抗干扰电路在电网输入端首先设置一个NTC5D-9负温度系数热敏电阻，作用是保护后面的整流桥，刚开机时热敏电阻处于冷态，阻值比较大，可以限制输入电流，正常工作时，电阻比较小。
这样对开机时的浪涌电流起到有效的缓冲作用。
电容CY1、CY2、CY3、CY4用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的不对称杂散信号，电容CX1、CX2用以滤除从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的对称杂散信号，用电感L1抑制从工频电网上进入开关稳压电源和从开关稳压电源进入工频电网的频率相同、相位相反的杂散干扰电流信号。
采用高频特性好的瓷片电容和铁芯电感，实现开关稳压电源电路中的高频辐射不污染工频电网和工频电网上的杂散电磁波不会窜入开关稳压电源电路中而干扰和影响其工作，对高频分量或工频的谐波分量具有急剧阻止通过功能，而对于几百赫兹以下的低频分量近似一条短路线。
图1 开关电源的工作原理图2. 整流滤波电路在电路中D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，把输入的交流电压进行全波整流，然后用C1进行滤波，最后变成直流输出供电电压，为后级的功率变换器供电，整流滤波后的电压约为300V。
3. UC3842供电与振荡300V的脉动直流电压，此电压经R12降压后给C4充电，供电UC3842的7脚，当C4的电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6脚输出推动开关管工作。
一旦开关管工作，反馈绕组的能量经过D6整流，C4滤波，又供电到UC3842的7脚，这时可以不需要R12的启动了。
C9、R11接UC3842的定时端，和内部电路构成振荡电路，振荡的工作频率计算为：f=1.8/（Rt*Ct）代入数据可计算工作频率：f=68.18K4. 稳压电路该电路主要由精密稳压源T L 4 3 1 和线性光耦P C 8 1 7 组成，假设输出电压↑→经过R 1 6 、R 1 9 、R20、RES3的取样电压↑→TL431的1脚电压↑，当该脚电压大于TL431的基准电压2.5V时，TL431的2、3脚导通，→通过光电耦合到UC3842的2脚，于是UC3842的6脚驱动脉冲的占空比↓→开关变压器T1绕组上的能量↓→输出电压↓，达到稳压作用；反之，假设输出电压下降，则稳压过程与上相反。
防雷器基本电路图
防雷器基本电路图目录一、交流电源防雷器（一）单相并联式防雷器（电路一～电路三） 1～3（二）三相并联式防雷器（电路一～电路三）4～6（三）单相串联式防雷器（通用安全保护电路）7（四）三相串联式防雷器（通用安全保护电路）8二、通信机房用直流电源防雷器（一）并联式防雷器1、正极接地（–48V）直流电源 92、负极接地（＋24V）直流电源 103、正负对称（±110V）直流电源 11 （二）串联式防雷器1、正极接地（–48V）直流电源 122、负极接地（＋24V）直流电源 133、正负对称（±110V）直流电源 14三、通用二级信号防雷器（一）双绞线型信号电路通用电路一～通用电路五 15～19 （二）同轴线型信号电路（1）外导体接地电路（通用电路一～通用电路三） 20～22 （2）外导体不接地电路（通用电路一～通用电路二） 23～24 （三）提高传输频率/速率的方法25四、小功率电源变压器或开关电源保护电路（电路一～电路三）26～28五、通讯电子设备的保护电路（电路一～电路三）29～31六、直流电源与信号同传的保护电路32七、信号电路的双重二级保护方式33八、检测/控制电路的保护（接地、不接地）34～35九、单级信号防雷器1、只用玻璃放电管的保护电路 362、只用半导体过压保护器的保护电路 373、只用TVS管的保护电路 384、复合单级保护电路 39十、天馈防雷器1、单级电路天馈防雷器 402、二级电路天馈防雷器 413、三级电路天馈防雷器 42 十一、防静电保护器 43（一）单相并联式防雷器电路一：最简单的电路600V。
当要求的通流容量≤3KA时，可以用玻璃放电管代替。
4、压敏电阻和气体放电管都必须按冲击10次以上的降额值计算通流容量（压敏电阻为一次冲击通流容量的三分之一左右，气体放电管为最大通流容量的一半左右）。
（一）单相并联式防雷器电路二：较安全的电路说明：1、优点：采用复合对称电路，共模、差模全保护， L、N可以随便接，正常工作时无漏电流，可延长器件使用寿命，由于陶瓷气体放电管失效模式大多为开路，不易引起火灾。
开关电源安全保护电路原理图解
开关电源安全保护电路原理图解对于开关电源而言, 安全、可靠性历来被视为重要的性能之一. 开关电源在电气技术指标满足电子设备正常使用要求的条件下, 还要满足外界或自身电路或负载电路出现故障的情况下也能安全可靠地工作. 为此, 须有多种保护措施. 对保护电路的特点分析, 对存在不足期待克服, 希望设计出更安全、更可靠的保护电路。
1 浪涌电流电路剖析浪涌电流是由于电压突变所引起. 如电子设备在第一次加电压时, 由于大容量电源电容器充电引起的涌入初始电流开机浪涌电流; 又如直击雷、感应雷沿着电源线进入开关电源的突变电压所产生瞬态电流雷浪涌电流. 浪涌电流上升时间非常快, 持续时间非常短, 破坏作用非常大. 为防止或减轻浪涌电流的破坏, 设置抑制浪涌电流或将浪涌电流转移到地线等方式来保护开关电源避免浪涌电流的损害。
1. 1 启动限流保护开关电源的初级整流电路有大容量滤波电容,开机瞬间整流管向这些大电容充电, 使整流管瞬时电流超过额定值. 为减小开机启动限流( 浪涌电流) ,开关电源通常都设有抗冲击电路. 如图1 电路, 在开机瞬间, 开关电源变压器的3、4 绕组电压为0V, VD5截止, 晶闸管VD6 的G、K 极间电压为0V, VD6 截止.充电电流路径: AC220V→VD1- 4 正极→大电容C1→地→R2→VD1- 4 负极. 由于R2 有阻碍大电流作用( 一般设为3. 3Ω) , 因此能有效限制开机浪涌电流。
开关电源正常工作后, 开关电源变压器的1、2绕组上产生感应电压, 对C2 充电( 充电时间常数约等于R3×C2) , 使VD6 导通, 整流电流不再经R2, 而是经VD6 的A、K 极返回整流桥VD1- 4 的负极. 也就是说, 在正常工作状态, VD6 将R2 短路, 防止R2产生功耗.R2 仅在开机瞬间起作用。
用晶闸管作启动限流保护安全可靠, 但电路比较复杂些, 从电路成本和电路简捷等角度来说用温控电阻作启动限流保护, 它既经济又简单更安全可靠, 如图3。
防雷电路设计_精
1、交流电源防雷电路采用复合对称电路，共模、差模全保护，L、N可以随便接，正常工作时无漏电流。
①压敏电阻RV1短路失效后易引起火灾，可在每个压敏电阻串接陶瓷气体放电管、温度保险管，最好串联工频保险丝以防工频过电压瞬间击穿压敏电阻起火；②选压敏电压高一点的更安全、耐用，故障率低，但残压略高；根据通流容量要求选择外形尺寸和封装形式，或采用几个压敏电阻并联（压敏电压相近）③陶瓷气体放电管失效模式大多为开路，不易引起火灾，当两者同时短路时亦会有危险；根据要求的通流容量选择，气体放电管和压敏电阻都必须按照冲击10次以上的降额值计算通流容量（压敏电阻为一次冲击通流容量的三分之一左右，气体放电管为最大通流容量的一半左右）。
④温度保险管应与压敏电阻有良好的热耦合，一般采用130℃～135℃、10A/250V的；⑤玻璃放电管可代替陶瓷气体放电管（当要求的通流容量≤3KA时）⑥输出电流较大时，要在线上串联自恢复保险丝PTC单向与三相串联式交流电源：2、直流电源防雷电路（-48V、24V、110V）3、信号线路防雷电路①、R2金属氧化膜电阻（2W-4.3～5.1Ω），也可以用冷态电阻相当的正温度系数热敏电阻（如：R1自恢复保险丝：LP60-010/030，LB180（U））；②陶瓷气体放电管、TVS 管、半导体过压保护器（只适用于电路中没有连续直流电压的场合）的直流击穿电压根据信号电压幅度选择；③本电路适用于传输高频/高速信号（最高频率可达20MHZ）。
采用低电容TVS 管或半导体过压保护器。
传输频率/速率≥10MHz，Cj≤60pF；传输频率/速率≥100MHz，Cj≤20pF；4、天溃防雷①保护效果很好，残压低，可以同时传送电源，适用于天线带放大器或不带放大器的场合。
②腔体和输入、输出接头是根据系统所用接头类型、传输信号频率范围专门设计加工的。
在户外使用时，腔体、接头和盖板都必须设计成防水的。
③陶瓷气体放电管一般选用通流容量20kA、直流击穿电压90V的，压敏电阻一般选用20D100K型；TVS管击穿电压根据传输直流电压或交流电压峰值选取（VBRmin≥1.2UDC或VBRmin≥1.2Up）。
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防雷电路开关电源防雷电路设计方案上网时间: 2010-08-30防雷电路开关电源防雷电路设计方案
雷击浪涌分析
最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。
一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。
浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论：
1)电源浪涌
电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。
当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。
美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V 的就有300余次。
这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。
2)信号系统浪涌
信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。
金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。
排除这些干扰将会改善网络的传输状况。
基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。
防雷击浪涌电路的设计
本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。
整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。
与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不会引起失火。
为了实现上述目的所采取的设计方案是：将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上。
主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分，电路简单，采用复合式对称电路，共模、差摸全保护，可以不分L、N端连接。
使压敏电阻RV1位于贴片整流模块前端分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻RV0、RV2与陶瓷气体放电管FD1串联后接地，RV0与FD1串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流，RV2与FD1串联主要是泄放由信号口串人24V参考电位上的能量，RV0、RV2短路失效后，FD1可将其与电源电路分离，不会导致失火现象。
RV1前端线路上串联了一个线绕电阻，当此RV1短路失效时，线绕电阻可起到保险丝的作用，将短路电路断开，压敏电阻属电压钳位型保护器件，其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要(选压敏电压高一点的，通流量大一些的更安全、耐用，故障率低)；根据通流容量要求选择外形尺寸和封装形式，本电路中采用561k－10D的压敏电阻与陶瓷气体放电
管串联来延长使用寿命和确保安全。
陶瓷气体放电管的通流容量根据要求的通流容量选择，电路采用3RM470L－7．5－L，通流量为5000A。
线绕电阻R1起限流分压作用；贴片整流模块为开关电源电路前端整流作用，C1为高压滤波电容，Y1为去耦电容，电阻R2和电容C2及VD2组成开关电源芯片MOS 管的吸收钳位电路，保护芯片，开关电源芯片采用PI公司的TNY27系列，TR1为高频变压器，VD3、C3构成高频变压器次级滤波，U2、VD4、R3、R4、R5构成开关电源电路的反馈电路，可将变压器次级输出电压稳定在设计值，此防雷抗浪涌电路在实际使用中取得了较好的效果。
基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单项并联式防雷电路在近年的太阳能控制仪表开发中逐渐被广大设计人员所青睐，本文所设计的电路就其严谨性，完全符合国标GB／T17626．5的试验标准。
在实际使用中可以空出PCB板的空间来为开发者提供随心所欲的设计舞台。
瞬间高电压的雷击浪涌以及信号系统浪涌是引起仪表稳定性差的重要原因，信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰(EMI)、无线电干扰和静电干扰。
金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。
如何设计防雷电路成为仪表研发的关键问题
原创文章："/public/tool/kbview/kid/456/cid/1"
【请保留版权，谢谢！】文章出自电子元件技术网。