防雷电路设计
一种应用于dc28v电源信号emi滤波及雷电防护电路的制作方法
一种应用于DC28V电源信号EMI滤波及雷电防护电路的制作方法一、引言随着电子设备在各个领域的广泛应用，电源信号的电磁干扰（EMI）问题日益突出。
同时，雷电对电子设备的破坏性影响也不容忽视。
因此，设计一种能够同时实现EMI滤波和雷电防护的电路至关重要。
本文介绍了一种应用于DC28V电源信号的EMI滤波及雷电防护电路的制作方法。
二、电路设计1.EMI滤波器设计：EMI滤波器的主要功能是抑制电源线上的电磁干扰，提高电源质量。
本设计采用共模滤波器和差模滤波器结合的方式，共模滤波器主要用于抑制共模干扰，差模滤波器主要用于抑制差模干扰。
滤波器电路由电感器和电容器的组合构成，通过合理选择电感值和电容值，实现对不同频率干扰的抑制。
2.雷电防护电路设计：雷电防护电路的主要功能是保护电子设备免受雷电过电压和过电流的影响。
本设计采用气体放电管和压敏电阻相结合的方式。
气体放电管在雷电过电压作用下能迅速击穿放电，将过电压限制在较低水平；压敏电阻在雷电过电流作用下能迅速阻断电流，防止电流过大造成设备损坏。
通过合理选择气体放电管和压敏电阻的参数，实现对雷电过电压和过电流的有效防护。
三、制作工艺1.电路板制作：选用合适的FR4或CEM-1基材，进行覆铜处理，设置合理的线宽和间距，保证电路板的电气性能和散热性能。
2.元器件焊接：采用低温焊接工艺，确保焊接质量，防止元器件因高温而损坏。
3.电路板测试：对制作完成的电路板进行电气性能测试，确保各项指标符合设计要求。
四、应用实例本制作方法已成功应用于某型号舰载电子设备的DC28V电源信号处理中，有效提高了设备的电磁兼容性和防雷能力，保证了设备的稳定运行。
五、结论本文介绍了一种应用于DC28V电源信号的EMI滤波及雷电防护电路的制作方法，包括电路设计和制作工艺两个方面的内容。
通过实际应用证明，本制作方法能有效提高设备的电磁兼容性和防雷能力，具有较高的实用价值。
未来，我们将继续优化电路设计和制作工艺，为更多领域提供优质的电源信号处理解决方案。
GB50057-2010建筑物防雷设计规范(第六章的详细解读)
GB50057-2010
4.2.4电源总配电箱处所装设的电涌保护器，其每一 保护模式的冲击电流值，当电源线路无屏蔽层时宜 按式(4.2.4-6)计算，当有屏蔽层时宜按式(4.2.4-7) 计算：
等电位连接网络
GB50057-2010
6 当电子系统为300kHz以下的模拟线路时，可采用S 型等电位连接，且所有设施管线和电缆宜从ERP处附 近进入该电子系统。 7 当电子系统为兆赫兹级数字线路时，应采用M型等 电位连接，系统的各金属组件不应与接地系统各组 件绝缘。M型等电位连接应通过多点连接组合到等电 位连接网络中去，形成Mm型连接方式。每台设备的 等电位连接线的长度不宜大于0.5m，并宜设两根等 电位连接线安装于设备的对角处，其长度相差宜为 20％。
L ≤ λ/20=c/(20f) = 3*108/(100*1067-2010
6.4.3 LPZ1区内两个LPZ2区之间用电气线路或信号 线路的屏蔽电缆或屏蔽的电缆沟或穿钢管屏蔽的线 路连接在一起，当有屏蔽的线路没有引出LPZ2区时， 线路的两端可不安装电涌保护器(图6.4.3)。
谐振
当功能性接地线的长度为干扰频率波长的1／4或 其奇数倍时将产生谐振，这时，接地线的阻抗成为无 穷大，它成为一根天线，能接收远磁场的干扰或发射 出干扰磁场，见图18。图18中的λ为干扰波的波长。
谐振
通常最好是按远离加于导体的电气干扰频率的 1/4波长来选择接地(等电位连接)导体的物理长度， 从图18可以看出，最好是≤λ/20。但是，现在数字 化电子系统的工作频率越来越高，如普通计算机的时 钟频率是100MHz，在此频率下要做到≤λ/20＝ 0.15(m)是很难的。所以推荐每台设备从基准平面引 两根接地(等电位连接)导体接于设备底的对角处，两 根导体一长一短，相差约20％，如一根为 0．5m，另 一根为0．4m。这样，其中一根产生谐振，即阻抗无 穷大，另一根是不会的。
雷电与浪涌防护及EMC电路设计
目前我国的低压配电设备普遍使用三相四线制（TN-C），这种供电系统现在存 在很大的不足。当雷电击中电网配电设备的高压输电线路时，会在低压输电线路 的中线中产生很高的浪涌电压，很容易对用电设备产生二次雷击，如果不加以防 雷保护，二次雷击将会导致大量用电设备以及电子仪器损坏。 实践证明，很多雷击事故都是因为配电系统工作不安全引起的。特别是在城市 的郊区或农村，每年都有成千上万的电子产品被雷击损坏，主要原因是城市郊区 和农村大多数低压电网还是采用明线输电，这种输电线路很容易遭受雷击；雷击 时会在中线中产生很高的浪涌电压，并且浪涌电压在中线中传输距离相对较远，
21 12
1.6 雷电的产生
在外力或强电场
力的作用下。极 化带电物体会产 生分离，带电物 体被一分为二， 一个带正电，另 一个带负电。
+U1
— 分离带电
E
-U1
-U2
E
被分离的带电物 体在电场中同样 也要被极化，使 一端的电位要比 另一端高，其电 位梯度不变。
+U2
+
+
形象地说，被分离 带电的两个物体就 好比空中被风吹散 的两朵云。
由于感应导体中的电场强度每处都不一样，所以 导体中位移电流大小每处都不一样。 19
1.4 实验证明空间电场的存在 E
-U1
E
-U1
法 拉 第 罩
+U1
验 电 器
把极化带电物体的一端接地，在物体中就会产生位移电流，位移电流的大 小与物体的电容大小以及电场强度的大小有关，相当于对电容进行充放电。 把极化带电物体的一端接地，然后再把接地导线断开，物体就会带电。再 把带电物体放进验电器的法拉第罩中，验电器就会指示物体带负电。 20
100M以太网RJ45防雷防静电防护方案图设计详解
100M以太⽹RJ45防雷防静电防护⽅案图设计详解
以太⽹RJ45接⼝是⽬前应⽤较⼴泛的通讯设备接⼝，以太⽹RJ45的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运⾏。
户外以太⽹容易遭受雷击，雷击浪涌产⽣的过电压和过电流会损坏以太⽹电磁兼容平衡，为此做好RJ45以太⽹接⼝的雷击保护⽅案显得⼗分有必要。
关于以太⽹RJ45接⼝防雷设计⽅案，不同电路保护器件公司设计的⽅案，略有差异。
接下来，电路保护器件⼚家东沃电⼦技术从100M（百兆）以太⽹、1000M（千兆）以太⽹、1000（千兆）POE以太⽹三种接⼝为您分享相对应的防雷保护设计⽅案：
以太⽹⼀次侧⼀般采⽤放电管做共模浪涌⼲扰的吸收，带POE供电的以太⽹⼀次侧需要加钳位型保护器件，⽤TVS瞬态抑制⼆极管或压敏低阻MOV串陶瓷⽓体放电管来做保护。
⼆次侧⼀般采⽤ESD⼆极管做差模浪涌⼲扰的吸收，根据设计要求灵活选⽤分⽴器件或集成器件。
具体选⽤什么型号的电路保护器件为以太⽹接⼝保驾护航，还是要根据以太⽹RJ45接⼝的应⽤保护需求及测试条件来定夺。
EMC电路设计及雷电浪涌防护
产技术与工艺,技 术产品开发成功率高。拥有多项国家级发明专利 。在技术界有较高的声誉, 被 多家权威 部 门授 予 发 明家称 号 ,多 次作 为嘉 宾 、技术专家 、科 学家被邀请 参加 国 内各种 高
级技术论坛 。
八 、联系方式 :
联系人:王 宇 1531⒕71η0 1m3ggT9112 i‘ 、;忄 北京 E-MA1L: wangyu1966@163。 com电 戋舀: 010-5701磙 364
9 雷电的产生—带电体的 组合 10 雷 电 的 产 生 —ESD 放 电
1.雷云的电荷分布 2 雷云的放电过程 3 避雷针的工作原理与落 雷密度
11 中国地区雷电流幅值的 概率分布 12 雷云放电时，电位随时 间变化的曲线
18 雷击脉冲在输电线上的 电位分布 19 雷击脉冲在输电线上的 传输
4 避雷针的防雷作用
各苎磙
《EMC电 路及雷 电与浪涌防护设计高级研修班》 回执表
培训 时间:zO15年 11月 12日 △ 3日 (上 海 )
参会单位名称
参 会 人 员 性别 职 务
电话
手机
Eˉ m砬 l
收款 单位
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户 名:北 京中企远大文化传播中心
怅 号:3z095-03540】
开户行 :中 国银行股份有 限公司北京方庄东区支行
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住 宿 是 ( ) 否 ( ) 房间数 ( )
食宿标准 :宿 :⒛ O-380元 /标 间 (费 用 自理);食 :午 餐免费,其 他费用 自理
参会 人 员关注重 点 :
联系A: 王 宇 15311471730
北京 中企远大文化传播 中心
低压直流电源DC12V24V防雷设计保护电路
低压直流电源DC12V/24V 防雷设计保护电路陶瓷气体放电管的应用背景：一直以来，在低压电源端口的雷击保护器件的选型方面，人们更多的是选择压敏电阻MOV或者瞬态抑制二极管 TVS，但是，由于压敏电阻 MOV在失效时会引起火灾，普通 600W 或者1500W 的TVS通流能力又很小，而现在很多客户对测试等级的要求又很高，尤其是用于基站的产品，防护等级可达到3KA@8/20卩S,如此一来，选择气体放电管 GDT作为防护器件才能满足市场需求。
可是常规气体放电管GDT又会带来续流问题，因此，选择合适的气体放电管GDT才能根本解决低压电源端口的雷击保护问题。
二、采用气体放电管保护的传统方案的问题：针对DC12/24V 和AC24V端口的雷击保护传统的方案通常都选择常规的两端和三端气体放电管GDT来作为保护器件，旧方案如下：上述图的陶瓷气体放电管老方案，四点的不足：(1 ) GDT的体积大：&F091MBJDO^OL(2 )气体放电管GDT的残压高:体放电管的弧光压低：GDT的弧光压比电源电压低，就会导致续流的危险。
(4 )供电电源浮地时，气体放电管GDT容易误动作供电电源出现浮地时，应用上图传统的方案时，由于气体放电管的阻抗很大，所以在放电管两端会叠加一个很高的电压，如果气体放电管GDT的直流开启电压过低(方案中用的是直流击穿电压90V的GDT)，则会导致放电管 GDT误动作，此时气体放电管会处于“常亮”的状态，致使系统的供电能力下降甚至丧失。
由此可见，选择90V的气体放电管，很容易发生误动作的危险。
四、解决方案：使用常规GDT用于低电压电源端口时，存在上述四点缺陷。
凯泰电子为此研制的新型气体放电管GDT:BC301N-D ，可弥补常规气体放电管的不足之处。
BC301N-D 的应用方案:----------- \ 1IU41新方棗〉DC12/J4V K301M-D Is^BJ 18/30C A Maxt circuit---------i--------------------------------------- =新方療陶瓷气体放电管 BC301N-D 有以下四个优势:(1 )体积小:BC301N-D(2)残压低BC301N-D （残压：552V）(3)弧光压高：弧光压比电源电压高，不会发生续流的危险(4 )供电电源浮地时，BC301N-D 不容易误动作 BC301N-D 的直流开启电压是300V , 常规的气体放电管是90V的，因此供电电源浮地时， BC301N-D相比不轻易发生误动作。
RS485接口EMC电路设计方案
一、原理图1. RS485接口6KV防雷电路设计方案图1 RS485接口防雷电路接口电路设计概述：RS485用于设备与计算机或其它设备之间通讯，在产品应用中其走线多与电源、功率信号等混合在一起，存在ＥＭＣ隐患。
本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计，从设计层次解决EMC问题。
2.电路EMC设计说明：（1）电路滤波设计要点：L1为共模电感，共模电感能够对衰减共模干扰，对单板内部的干扰以及外部的干扰都能抑制，能提高产品的抗干扰能力，同时也能减小通过429信号线对外的辐射，共模电感阻抗选择范围为120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz，典型值选取1000Ω/100MHz；C1、C2为滤波电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，能有效减小对外的共模电流以同时对外界干扰能够滤波；电容容值选取范围为22PF~1000pF，典型值选取100pF；若信号线对金属外壳有绝缘耐压要求，那么差分线对地的两个滤波电容需要考虑耐压；当电路上有多个节点时要考虑降低或去掉滤波电容的值。
C3为接口地和数字地之间的跨接电容，典型取值为1000pF，C3容值可根据测试情况进行调整；（2）电路防雷设计要点：为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模6KV，差模2KV的防雷测试要求，D4为三端气体放电管组成第一级防护电路，用于抑制线路上的共模以及差模浪涌干扰，防止干扰通过信号线影响下一级电路；气体放电管标称电压VBRW要求大于13V，峰值电流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于等于1859W；PTC1、PTC2为热敏电阻组成第二级防护电路，典型取值为10Ω/2W；为保证气体放电管能顺利的导通，泄放大能量必须增加此电阻进行分压，确保大部分能量通过气体放电管走掉；D1~D3为TSS管（半导体放电管）组成第三级防护电路，TSS管标称电压VBRW要求大于8V，峰值电流IPP要求大于等于143A；峰值功率WPP要求大于等于1144W；3.接口电路设计备注：如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连；如果设备为非金属外壳，那么接口地PGND与单板数字地GND直接电气连接。
110kv变电所防雷设计方案
摘要依照设计任务书的要求，本次设计为110kV变电所的防雷设计，变电所是电力系统中重要组成部分，而且变电所的电气部分要装设合理的避雷装置和接地装置，因此，它是防雷的重要保护对象。
若是变电所发生雷击事故，将造成大面积的停电，给人民生活和社会生产带来重要不便，还有可能给国家造成大经济损失，这就要求防雷措施必定十分可靠变电所的防雷设计应做到设施先进、保护动作矫捷、安全可靠、保护方便，在此前提下，力求经济合理的原则。
本次设计，主要对变电所的主要设施进行选择，重点设计变电所的防雷部分，包括变电所进线段保护、防直击雷、防感觉雷以及变电所二次设施的防雷。
经过对各种避雷器的性能比较，结合变电所实质情况，确定变电所的避雷器的选择，并考虑变电所控制系统的防雷，提出防雷方案。
氧化锌避雷器以其优越的性能，越来越碰到电力行业的关注。
本次设计，将结合氧化锌避雷器性能的优点，并结合变电所设计的情况，议论氧化锌避雷器在变电所中的应用远景。
重点词：变电所避雷器防雷保护目录1 序言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题研究的意义 (1)2 系统设计方案的研究 (3)2.1雷电对变电所的危害 (3)2.1.1雷的直击和绕击危害 (3)2.1.2雷电反击危害 (3)2.1.3 感觉雷危害 (3)2.1.4雷电侵入波危害 (4)2.2变电所简介 (4)2.2.1变电所归纳 (4)2.2.2变电所主要任务 (5)2.2.3变电所主接线 (5)2.3变电所防雷措施 (6)2.3.1变电所碰到雷击的本源 (6)2.3.2变电所防雷详尽措施 (7)2.3.3变电所对直击雷防范 (7)2.3.4变电所对雷电侵入波的防范 (7)2.3.5变电站的进线防范 (7)2.3.6变压器的防范 (8)2.3.7变电所的防雷接地 (8)3 防雷保护装置 (9)3.1避雷针 (9)3.1.1避雷针原理 (9)3.1.2避雷针设置原则 (9)避雷针保护范围的计算 (10)3.2避雷器 (16)3.2.1避雷器作用原理 (16)3.2.2氧化锌避雷器的研究与应用 (17)氧化锌避雷器的特点 (17)氧化锌避雷器的优势 (18)3.2.5氧化锌避雷器在变电所中的发展远景 (18)3.2.6氧化锌避雷器的安装要求 (19)3.3主控室及屋内配电装置对直击雷的防雷措施 (19)3.4防雷接地 (20)4 本设计的防雷方案 (21)4.1 电工装置的防雷设计 (21)4.1.1进线段保护 (21)4.1.2 直击雷的保护 (21)4.1.3雷电入侵波的保护 (23)4.1.4 变电所二次设施防雷保护 (24)4.2 接地装置 (26)4.2.1 接地网 (26)4.2.2接地线 (27)防雷接地 (28)总结 (29)致谢................................................................................................. 错误!未定义书签。
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防雷电路设计
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）。
④C是由紫铜片构成的平板电容器，平板间加聚四氟乙烯薄膜；L1、L4 是用漆包紫铜线绕成的空心电感，L2、L3可用100μH左右的铁心电感。
⑤将元件装入腔体后，用微波网络分析仪测试信号频率范围内的驻波系数、插入损耗应满足要求。
陶瓷气体放电管是防雷(电涌）保护设备中应用最广泛的一种开关器件，无论是交直流电源的防雷还是各种信号电路的防雷，都可以用它来将雷电流泄放入地。
其主要特点是：放电电流大，极间电容小（≤3pF），绝缘电阻高（≥10GΩ），击穿电压分散性较大，反应速度稍慢。
按电极数分，有二极放电管和三极放电管（相当于两个二极放电管串联，公共接点接地）两种。
其外形为圆柱形,有带引线和不带引线两种结构形式。
①直流击穿电压VSdc：在放电管上施加100V/s的直流电压时的击穿电压值。
这是放电管的
标称电压，常用的有75V、90V、150V、230V、350V、470V和600V、800V、1500、2500、3KV等几种。
其误差范围：一般的为±20%
②脉冲（冲击）击穿电压VSP：在放电管上施加1kV/μs的脉冲电压时的击穿电压值。
因反
应速度较慢，脉冲击穿电压要比直流击穿电压高得多。