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  • 初学者园地之二: 开关电源浪涌保护

                                                             

                            

                 

     

      

    浪涌叫SURGE,雷击叫LIGHTING,两个引用的标准不一样

    雷击电流和浪涌电流波形基本相同,只是幅度不同,一般在标准IEC61000-4-5所规定的 电压、电流范围内称为浪涌,电压、电流高出这个范围的成为雷击。同样,对于保护电路来说称呼,高等级雷击保护电路,通常成为防雷器或防雷电路;标准IEC61000-4-5所规定电压、电流范围内的保护电路,通常成为浪涌保护电路。
    对于测试,很多人对测试中的电压(如1.2/50的电压波)和电流(8/20的电流波)测试的区别比较疑惑。电流测试与电压测试到底有何区别呢?,其实两者是统一的,这一点从试验发生器的原理中也可以看出,如第××章中所描述的那样,浪涌信号发生器的信号输出并不能离开电压的概念,而直接输出一个电流波形。浪涌信号发生器输出的是电压波还是电流波完全取决于作为负载的被测设备端口的输入阻抗。当作为负载的被测设备端口呈现高阻抗(如端口没有保护电路,或保护电路不动作)时,浪涌信号发生器以电压波的形式将干扰信号施加在被测端口;当作为负载的被测设备端口呈现低阻抗(如保护器件呈现短路)时,浪涌信号发生器输出电流波,并流过保护电路。在IEC61000-4-5规定的测试等级范围内,产品完全可能不使用任何浪涌保护器件而通过测试,因此,对电压波有明确的定义也是非常必要的。
    雷电冲击电流信号发生器和浪涌信号发生器和的原理很类似,都是通过被充电的存能电容放电而产生的能量,浪涌信号和雷电冲击电流信号一开始都是一电压的形式传递给被测端口,只是由于当作为负载的被测设备端口所呈现的阻抗不同,导致流过负载的电流也会不同,两种极端的情况就是:
    1
    、负载开路,发生器输出电流为0,被测端口收到电压的冲击(这种情况在雷电冲击电流测试中很少出现)。
    2
    、负载短路,发生器输出到被测端口的电压为0,被测端口受到短路电流的冲击。
    对于需要进行高电压、电流(如10KA以上)等级雷电冲击电流测试的设备来说,通常有防雷电路(没有防雷电路的设备,由于施加到被测设备端口的电压很高,肯定会在测试中损坏),这导致进行防雷测试时,作为负载的被测设备端口总是以低阻的状态(接近短路的状态)呈现给雷电冲击电流试验发生器的。因此,通常情况下也就用雷电冲击电流的大小来衡量测试的等级。同时,为了测试的可比性,并在测试时,需要对雷电冲击电流波形进行校准

    有下面两种测试的波形,一般都是用第一个综合波,另外一个振铃波比较少用,谁清楚这两个的应用场合有什么区别?
    注:在LED的能源之星标准里,浪涌的测试是用振铃波的。



    说道浪涌保护就要了解常用的综合波发生器的结构图。


    Cc是储能电容,也就是浪涌的能量,大家可以计算4KV时其能量的多少,Rm是输出阻抗,差模时为2欧姆,也就是短路电流为2KA。共模时要外加10欧姆电阻,总阻抗为12欧姆。

    压敏电压的选用,一般取工作电压的1.4-1.5倍。交流220V,峰峰值为220*1.414=311V, 1.5倍为311*1.5=465V,所以取471的压敏

    压敏的布板非常关键,由于浪涌的电流变化率很大,如果压敏引线过长,其引线电感会激起很高的电压,严重降低压敏的效果

    上面有计算,431有点小了,最好471,如果是空调外机等暴露在外的电源,还要更高一些:681。
    压敏承受浪涌多,时间久了后有漏电,压敏承受长时间功率的能力很差,如直径10mm的一般0.4W, 14mm的0.6W。 10mm的2mA的漏电就把它搞定了。
    当然如果有超强浪涌进来,一下就搞定了。失效以短路居多,但也有开路的

    压敏的选择是不是跟电源功率无关,但是我看有的电源3W的用5D471,9W的用7D47

    基本上跟功率无关。

    但是浪涌是个综合作用,上面的分析都是假设只有压敏起作用,但实际上你的电容也是并联在压敏上的(X电容直接并联,电解通过整流桥并联),也起作用,所以并不是5D471就过不了2KV,实际上如果后面的电解大,2KV不用压敏也可以过。
    整个的帖子是让大家对压敏有所了解,及掌握基本的选型,并不是说一定就可以计算出来,上面的分析都是假设只有压敏起作用的,但实际电路并不是这样,所以最后要靠测试,但至少有问题时有个解决的方向



    AC220V的电源防雷中,压敏电阻的选取为:MinU=(2.2~2.5)UAc。推荐型号为14D561K。
    气体放电管的选择为minU=1.2Up 即放电管在系统最高运行电压下不能动作,须考虑一定的安全裕度。即放电管的击穿电压要大于373.2V。 所以气体放电管的选型为LT-B5G600L。
    AC220V防护方案(浪拓电子)2010.pdf

    浪涌测试采用电压测试,比如用4KV突发电压(波形符合标准要求)施加于被测线路,此时形成电流大小取决于测试源内阻、被测线路阻抗,电流一般在百安培到千安培等级。
    雷击测试采用电流测试,比如10KA突发电流(波形符合标准要求)施加于被测线路,此时被测线路上形成的雷击电压波形幅度取决于施加于被测线路阻抗和测试源最高幅度及电流限制,电流一般在千安培到万安培等级。

    浪涌测试是采用电压源测试,雷击测试采用电流源测试。

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