专利名称：一种防护器件及其实现方法
技术领域：
本发明涉及电路防护领域，尤其涉及一种防护器件及其实现方法。
背景技术：
目前，在板级或二次电路的直流端口防护中，通常需要考虑两种情况一是上电电 涌或拔插电涌，也就是在端口上电的瞬间，由于电路存在感性或容性负载，就会产生高于工 作电压的过冲或震荡；二是在长线传输时，线路会耦合到感应雷，在直流端口会出现高于工 作电压的浪涌过压。对于上述的两种情况，通常是使用防护器件来进行抑制，这里所述的防护器件包 括瞬态电压抑制器(TVS，Transient Voltage Suppressor), TSS器件或压敏电阻等器件。 但在现有技术的方案中，要求防护器件的动作电压为端口工作电压的1.2 1.5倍，其目的 是为了避免防护器件在端口正常工作时就动作，影响端口的正常工作，而这样就意味着防 护器件在动作后的箝位电压将达到端口工作电压的1. 7倍左右，这就对端口的耐压防护等 级提出了较高的要求。举例来说，以数据卡的上电电涌为例，在数据卡上电的瞬间，可能在数据卡USB端 口上产生20V的过压，损害器件；由于USB端口的正常工作电压为5V，那么按照现有技术的 方案，防护器件的动作电压就应该选为6 7. 5V，这样防护器件在动作后的箝位电压就约 为12V左右；但是由于USB端口电源芯片的受冲击能力极差，在10V过压时，仅维持10us就 会损害该USB端口电源芯片，这样仅使用普通的防护器件，就无法实现数据卡端口防电涌 的保护。在现有技术的方案中，一般需要根据被防护设备(即数据卡)的耐压防护等级，在 多种防护器件中进行筛选，从而选择性能更好的一次或二次防护器件，而这种选择对防护 器件的芯片和电路就提出了较高的要求，选择余地较小，设计过程也较复杂，所选择出的防 护器件也不具有通用性。
发明内容
本发明实施例提供了一种防护器件及其实现方法，能够提高防护器件的通用性， 增大选择余地，同时降低设计难度，更好的实现对被防护器件的防护。本发明实施例提供了一种防护器件，包括原防护器件和直流隔断器件，其中所述原防护器件与所述直流隔断器件串联，形成新防护器件；所述新防护器件并联在具有直流端口的被防护设备上，利用所述新防护器件对所 述被防护设备进行防护。本发明实施例还提供了一种防护器件的实现方法，所述方法包括在原防护器件上串联一个直流隔断器件；由所述原防护器件和所述直流隔断器件组成新防护器件，该新防护器件并联在具 有直流端口的被防护设备上，利用所述新防护器件对所述被防护设备进行防护。
由上述所提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的防护器件包括原防护 器件和直流隔断器件，其中原防护器件与所述直流隔断器件串联，形成新防护器件，该新防 护器件并联在具有直流端口的被防护设备上；利用该新防护器件对具有直流端口的被防护 设备进行防护。通过上述的新防护器件能够提高防护器件的通用性，增大选择余地，同时降 低设计难度，更好的实现对被防护器件的防护。
图1为本发明实施例所述防护器件实现方法的流程示意图；图2为本发明实施例所提供防护器件的电路结构示意图；图3为本发明实施例所提供新防护器件的等效电路图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种防护器件，通过在原防护器件上串联一个直流隔断器 件，来实现直流端口更强的防护能力，提高防护器件的通用性，增大选择余地，同时降低设 计难度，更好的实现对被防护器件的防护。为更好的描述本发明实施例，现结合附图对本发明的具体实施例进行说明，如图1 所示为本发明实施例所述防护器件实现方法的流程示意图，所述实现方法包括步骤11 在原防护器件上串联一个直流隔断器件。在该步骤中，具体是在原防护器件的基础上串联一个直流隔断器件，通过该直流 隔断器件来将直流隔断，并有效防护电路的浪涌过压。同时，该直流隔断器件在进行参数选择时，应满足如下的要求当新防护器件动作 时，该新防护器件的防护支路所产生的总箝位电压需要小于被防护设备的极限耐压。在具体实现过程中，该直流隔断器件可以包括能够实现直流隔断功能的各种电器 元件或电器元件的组合，例如该直流隔断器件可以通过选用高容值且低等效串联电阻的电 容来实现，这里电容为无极性电容。举例来说，若直流隔断器件选用电容来实现，且该作为直流隔断器件的电容为无 极性电容，则应满足公式Vc+esr氺i+ f iXdt/c<Vmax。即当新的防护器件动作时，防护支路所产生的总箝位电压应小于被防护设备的极 限耐压。其中，Vc为原防护器件的箝位电压；esr为所选用电容C的等效串联电阻；i为原 防护器件的动作电流；Vmax为被防护设备的极限耐压。其中，原防护器件的动作电流i = Vc/r，r表示原防护器件的动态内阻，则上述公 式变为<formula>formula see original document page 4</formula>即在这种设计下，原防护器件的箝位电压Vc只要小于被防护设备的极限耐压 Vmax的一个倍数，就可以满足防护支路所产生的总箝位电压小于被防护设备极限耐压的条件。当电路正常工作时，上述新防护器件不会动作，因为串联电容C将直流成分隔断； 由于交流成分电平低于直流电平的0. 5倍，也不会触发上述新防护器件的动作。当电路出现浪涌过压时，由于串联电容的存在，可能导致防护支路的动作电压和 总箝位电压变高，但从上述公式中可以看到只要该串联电容的容值C足够大，则电容对防 护支路总箝位电压的影响就可以忽略；同时只要串联电容的等效串联电阻esr足够小，那 么esr对防护支路总箝位电压的影响也可以忽略。由此可见，若直流隔断器件是通过电容来实现的，则该电容应选用高容值且低等 效串联电阻的电容来实现。例如在上述公式中，对于一部分，选择esr = 0. 07,r = 0.1；
r
对于部分，选择dt为20us，C = 20uF, r = 1 ；可以得到当选择箝位电压为被防护 J C
设备极限耐压0. 5倍的防护器件时，就可以满足需求，从而增大了防护器件的选择余地。步骤12 由原防护器件和直流隔断器件组成新防护器件，利用新防护器件对具有 直流端口的被防护设备进行防护。在该步骤中，原防护器件和直流隔断器件组成新防护器件，所述新防护器件并联 在具有直流端口的被防护设备上，并利用新防护器件对具有直流端口的被防护设备进行防 护，当被防护设备正常工作时，可以通过直流隔断器件将直流成分隔断，这样新防护器件就 不会触发动作；当被防护设备的电路出现浪涌过压时，新防护器件就会触发动作，对被防护 设备进行防护。通过上述的新防护器件，就能够提高防护器件的通用性，增大选择余地，同时降低 设计难度，更好的实现对被防护器件的防护。本发明实施例还提供了一种防护器件，包括原防护器件和直流隔断器件，其中，原 防护器件与直流隔断器件串联，形成新防护器件；利用该新防护器件对具有直流端口的被 防护设备进行防护。上述直流隔断器件可以包括能够实现直流隔断功能的电器元件或电器元件的组 合，例如可以通过选用高容值且低等效阻抗的电容来实现。如图2所示为本发明实施例所提供防护器件的电路结构示意图，图2中在原有防 护器件设计的基础上，在原防护器件的二级防护TVS部分分别串联增加一个低等效串联电 阻的电容C，然后该串联了电容C的二级防护部分再接到被防护设备的被防护端口与地之 间，通过该新防护器件对具有直流端口的被防护设备进行防护。该新防护器件的二级防护TVS部分的等效电路图如图3所示，图3中Vc表示原 防护器件二级防护TVS部分的箝位电压；该二级防护TVS部分串联一个电容C之后，接到被 防护设备的被防护端口与地之间；其中，电容C内部的漏电流等效于一个小电阻，即等效串 联电阻，在图3中是用esr表示的。通过上述的新防护器件，就可以在被防护设备正常工作时，通过电容C将直流成 分隔断，这样新防护器件就不会触发动作；当被防护设备的电路出现浪涌过压时，新防护器 件就会触发动作，对被防护设备进行防护。提高了防护器件的通用性，增大了选择余地，同 时降低了设计难度，更好的实现了对被防护器件的防护。
下面通过具体的试验对上述防护器件的效果进行验证，在该具体实例中需要 在48V电源线上使用某防护器件，若选择动作电压为13V的防护器件，则在该电源线上加 1000V, 1. 2/50us的浪涌过压后，箝位电压最高为28V，增加100% ；根据本发明的实施例，在 该防护器件上串联20uF的电容后，防护特性有所变化，但箝位电压最高为35V ；也就是说， 该动作电压为13V的防护器件在串联了 20uF的电容后，是可以满足要求的。但若不按照本发明实施例的实现方法，则实际需要选用动作电压为57V(电源线 的电压48V* 1.2倍)的防护器件，防护器件的选择范围变小了 ；且防护支路的箝位电压将 达到100V，对被防护设备电源芯片就提出了更高的要求。综上所述，通过本发明实施例所述的新防护器件，就能够提高防护器件的通用性， 增大选择余地，同时降低设计难度，更好的实现对被防护器件的防护。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或 替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护 范围为准。
权利要求
一种防护器件，其特征在于，包括原防护器件和直流隔断器件，其中所述原防护器件与所述直流隔断器件串联，形成新防护器件；所述新防护器件并联在具有直流端口的被防护设备上，利用所述新防护器件对所述被防护设备进行防护。
2.如权利要求1所述的防护器件，其特征在于，当所述新防护器件动作时，所述新防护器件的防护支路所产生的总箝位电压需要小于 所述被防护设备的极限耐压。
3.如权利要求1或2所述的防护器件，其特征在于，所述直流隔断器件包括能够实现 直流隔断功能的电器元件或电器元件的组合。
4.如权利要求3所述的防护器件，其特征在于，所述直流隔断器件具体为高容值且低 等效串联电阻的电容。
5.一种防护器件的实现方法，其特征在于，所述方法包括在原防护器件上串联一个直流隔断器件；由所述原防护器件和所述直流隔断器件组成新防护器件，该新防护器件并联在具有直 流端口的被防护设备上，利用所述新防护器件对所述被防护设备进行防护。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当所述被防护设备正常工作时，通过所述直流隔断器件将直流成分隔断，所述新防护 器件不触发动作；当所述被防护设备的电路出现浪涌过压时，所述新防护器件触发动作，对所述被防护 设备进行防护。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述直流隔断器件通过选用高容值且低 等效阻抗的电容来实现。
全文摘要
本发明实施例提供了一种防护器件及其实现方法。具体包括原防护器件和直流隔断器件，其中原防护器件与所述直流隔断器件串联，形成新防护器件；利用该新防护器件对具有直流端口的被防护设备进行防护。通过上述的新防护器件，就能够提高防护器件的通用性，增大选择余地，同时降低设计难度，更好的实现对被防护器件的防护。
文档编号H02H9/04GK101800422SQ201010138778
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者廖小平, 狄伟, 王泽江 申请人:华为终端有限公司