[实用新型]一种正负浪涌防护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种浪涌防护电路,尤其涉及电子设备中一种正负浪涌防护电路。 

背景技术

随着科技的发展，电子设备抗浪涌的能力越来越受到工业应用领域人士的重视。欧盟、美国、中国，都出台了相关的电磁兼容标准，规定了进入该国市场的电子设备必须拿到相应的许可证。例如：欧盟的CE认证，美国的GS认证，中国的CCC认证。各国出台的电磁兼容标准中都明确规定了相应的电子设备通过浪涌实验等级的要求。为了获得工业产品进入它国市场的通行证，相关行业的技术人员在实验室中利用浪涌发生仪器进行模拟。在众多的冲击实验中，短时如uS级的高压浪涌冲击和稍长时间如mS级的过压冲击涵盖了大部分浪涌标准的要求。 

通常情况下，电子设备如直流电源、温度继电器、LED驱动器等的输入端都会连接一个瞬态抑制二极管TVS管和限流电阻进行简单的低级浪涌信号防护，如图1所示，电压输入端Uin+通过一限流电阻R1连接电子设备输入端正和TVS管阴极，电压输入端Uin-连接电子设备输入端负和TVS管阳极。 

一般，单一TVS管受到瞬间高压冲击时，它能以pS级的速度将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的瞬间浪涌功率，使两极间的电压钳位于一个预定值，有效保护电子设备的输入电压在其工作范围内。并且，TVS管高压击穿后其残压低，其钳位电压值选取灵活，虽然其脉冲峰值电流最大不过上百安培，但是由于电阻R1的限流作用，可以避免在进行正向的瞬态尖峰高压冲击实验时TVS管发生过电流失效险。另外，TVS管属于瞬态尖峰抑制器件，在稍长时间如mS级的过压冲击下，限流电阻R1也可避免TVS管因为长时间的过流而损坏的风险。 

但是，图1所示的浪涌防护电路存在以下缺点： 

如果电子设备的等效阻抗低于TVS管正向导通的内阻或两者阻抗相差不大时，负向的浪涌电流除了会通过正向导通的TVS管回到电路的输入正端以外，还会进入电子设备，容易对电子设备造成冲击损坏。而且，当工作电流较大如 mA级别时，电阻值的选取非常的棘手，会带来较大的损耗，降低系统效率。为了更清楚的说明这一问题，引用其部分内容进行分析。 

电路浪涌瞬间TVS管的等效功率为Pmax，受保护的电子设备等效内阻为Reut，TVS管的钳位电压为Vc，受保护的电子设备最大工作电压为Vmax，TVS管反向击穿时的等效电阻为Rtvs，假设浪涌瞬间电压值Vin为100V，Pmax为100W，Reut为100Ω，Vc=40V，Vmax=50V，Rtvs=2Ω； 

在Pmax条件下，可计算得到：Imax=PmaxVc=10040=2.5A]]>

则有I=Vin(R1+(Rtvs+Reut))=100(R1+(2//100))≈100(R1+19.6)=2.5A]]>

则可计算出R1=38.04Ω。