专利名称：一种电涌保护电路及电涌保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地震数据采集领域，尤其涉及一种电涌保护电路及电涌保护器。
背景技术：
目前地震台网系统通常采用磁力仪、摆倾斜仪、水管仪、伸缩仪、重力仪、气象仪、峒温仪、水位仪、地热仪、测震仪、气氡仪等仪器进行数据信号采集，在采集信号的过程中需要通过电涌保护装置对其外接采样信号通道进行有效地防雷、抗干扰保护，以防止雷击产 生的脉冲电涌及瞬间过电压对仪器设备造成损害。并且，由于地震数据采集对信号要求的精确性，以致在信号传输的过程中不得有任何的额外阻抗衰减，以造成信号失真。现有的电涌保护器通常采用瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor, TVS)或气体放电管(Gas discharge tubes,⑶T)进行电涌保护。在单独采用TVS作为主放电进行电涌保护时，由于TVS具有响应时间非常快，可做到Ins (纳秒)，限制电压也非常精准，但是TVS本身带的寄生电容参数，从而影响系统信号传输的效果，即防雷产品的插入损耗指标。在单独采用⑶T作为主放电进行电涌保护时，由于⑶T具有大泄放电功能，最大放电参数可到50-100kA，但响应时间慢，一般在IOOns (纳秒)，限制保护电压在其启动电压的3倍以上，这种防雷器件单独使用，对高度精密、数据反应要求非常精准的地震台网系统防雷不适合。
实用新型内容本实用新型实施例的目的在于提供一种电涌保护电路，旨在解决现有电涌保护电路插入损耗大、响应时间长，不适用于地震台网系统防雷的需要的问题。本实用新型实施例是这样实现的，一种电涌保护电路，所述电路包括一瞬态二极管、一气体放电管以及一个或多个电阻；所述气体放电管与一个或多个所述电阻串联后，再与所述瞬态二极管并联，所述瞬态二极管的一端为所述电涌保护电路的输入端，所述瞬态二极管的另一端为所述电涌保护电路的输出端。进一步地，所述一个或多个电阻具体为电阻Rl和电阻R2;所述瞬态二极管的一端为所述电涌保护电路的输入端与所述电阻Rl的一端连接，所述电阻Rl的另一端与所述气体放电管的一端连接，所述气体放电管的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述瞬态二极管的另一端为所述电涌保护电路的输出端与所述电阻R2的另一端连接。本实用新型实施例的另一目的在于提供一种电涌保护器，所述电涌保护器的输入端与输出端之间通过多根信号线和一根地线连接，所述电涌保护器还包括多个第一级放电保护电路，所述第一级放电保护电路为上述的电涌保护电路，所述第一级放电保护电路的输入端为所述的电涌保护电路输入端，所述第一级放电保护电路的输出端为所述的电涌保护电路的输出端；任意两根所述信号线之间均连接一所述第一级放电保护电路；任一所述信号线与所述地线之间均连接一所述第一级放电保护电路；所述地线与所述电涌保护器的外壳连接。进一步地，所述电涌保护器还包括多个多级放电保护电路，多个所述多级放电保护电路分别与多个所述第一级放电保护电路一一对应并联，每一所述多级放电保护电路为一个如权利要求3所述的第一级放电保护电路，所述第一级放电保护电路的输入端为所述多级放电保护电路的输入端，所述第一级放电保护电路的输出端为所述多级放电保护电路的输出端；或 多个如权利要求3所述的第一级放电保护电路，多个所述第一级放电保护电路的输入端同时连接并作为所述多级放电保护电路的输入端，多个所述第一级放电保护电路的输出端同时连接并作为所述多级放电保护电路的输出端。更进一步地，所述电涌保护器的输入端和输出端均为航空插座接口。更进一步地，其特征在于，所述电涌保护器的外壳为静电防爆金属外壳。本实用新型实施例通过将瞬态二极管与气体放电管并联进行放电，大幅缩短了放电响应时间，提高了放电速度和放电完全度，并且该电路结构只有一个接入点，降低了插入损耗，降低信号在传输中的衰减，提高信号精确度。
图I为本实用新型一实施例提供的一种电涌保护电路的示例电路结构图；图2为本实用新型一实施例提供的电涌保护器的原理结构图；图3为本实用新型一实施例提供的多级电涌保护器的原理结构图；图4为本实用新型一实施例提供的电涌保护器的接口结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型实施例通过将瞬态二极管与气体放电管并联进行放电，大幅缩短了放电响应时间，提高了放电速度和放电完全度，并且该电路结构只有一个接入点，降低了插入损耗。图I示出了本实用新型一实施例提供的电涌保护电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。作为本实用新型一实施例，该电涌保护电路I包括一瞬态二极管(TVS)、一气体放电管(GDT)以及一个或多个电阻(R1、R2)；⑶T与一个或多个电阻串联后，再与TVS并联，该TVS的一端为电涌保护电路I的输入端，TVS的另一端为电涌保护电路I的输出端。[0033]图I以两个电阻为例进行说明，当然可以根据实际需要增加或减少电阻的数量，在增大电阻值或增多电阻数量时，在雷电流不变的条件下，可以增加GDT两端的启动电压，直接导致GDT加速击穿，可缩短GDT启动时间。当然也可以改变电阻与GDT之间串联的顺序。作为本实用新型一实施例，瞬态二极管TVS的一端为电涌保护电路I的输入端与电阻Rl的一端连接，电阻Rl的另一端与⑶T的一端连接，⑶T的另一端与电阻R2的一端连接，TVS的另一端为电涌保护电路I的输出端与电阻R2的另一端连接。在本实用新型实施例中，当出现大电流时，介于TVS的响应速度很快，可以达到I纳秒，因此TVS首先导通，瞬间进行放电，在100纳秒左右，⑶T开始响应，由于⑶T具有的大泄放电能力，在放电的同时对TVS的寄生电容进行进一步地放电，以保证放电完全,提高了放电速度和放电完全度。 在本实用新型实施例中，由于TVS的限制电压交底，且使其与串联后的GDT和电阻并联，因此可以保证限制电压的精准性，即可满足地震网系统中信号传输电平的要求，调整电阻R1、电阻R2的阻值，为GDT、TVS 二次放电提供的退耦电路，可方便的实现两级同时放电，达到整个电路响应时间快，限制电压低的要求。本实用新型实施例通过将瞬态二极管与气体放电管并联进行放电，大幅缩短了放电响应时间，提高了放电速度和放电完全度，并且该电路结构只有一个接入点，降低了插入损耗。图2示出了本实用新型一实施例提供的电涌保护器的原理结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。作为本实用新型一实施例，该电涌保护器2的输入端与输出端之间通过多根信号线(S1-S3)和一根地线(GND)连接，该电涌保护器2还包括多个第一级放电保护电路(SPD1-SPD6)；该多个第一级放电保护电路(sPDi-sroe)均可以采用上述实施例所述的电涌保护电路1，第一级放电保护电路的输入端为电涌保护电路I输入端，第一级放电保护电路的输出端为电涌保护电路I的输出端；任意两根信号线之间均连接一第一级放电保护电路；在本实用新型实施例中，信号线SI与信号线S2之间连接第一级放电保护电路sroi，信号线S2与信号线S3之间连接第一级放电保护电路SPD2，信号线SI与信号线S3之间连接第一级放电保护电路SPD6。任一信号线与地线GND之间均连接一第一级放电保护电路；在本实用新型实施例中，信号线SI、信号线S2、信号线S3分别与地线GND之间连接第一级放电保护电路STO3、SPD5, SPD4。该地线与电涌保护器2的外壳连接。在本实用新型实施例中，当任一信号线中出现瞬间大电流时，例如信号线S2中出现大电流12，第一级放电保护电路SPD5迅速进行纵向泄放，同时第一级放电保护电路SPDl和第一级放电保护电路SPD2迅速将电流进行横向泄放到信号线SI和信号线S3上，并通过第一级放电保护电路SPD3和第一级放电保护电路SPD4泄放到地。本实用新型实施例采用包括TVS和GDT结构的电涌保护电路作为第一级放电保护电路，缩短了放电响应时间，提高了放电完全度，并且采用横向、纵向同时泄放，进一步大幅提高了放电速度，实现一次性将雷电波抑制到安全电压以下，保障了系统的安全性。作为本实用新型一实施例，该电涌保护器2还可以包括多个多级放电保护电路(SPD11-SPD16)，多个多级放电保护电路(sroil-sroi6)分别与多个第一级放电保护电路(SPD1-SPD6)——对应并联，每一多级放电保护电路为一个上述实施例提供的第一级放电保护电路(即电涌保护电路I)，该第一级放电保护电路的输入端为多级放电保护电路的输入端，第一级放电保护电路的输出端为多级放电保护电路的输出端；或多个上述实施例提供的第一级放电保护电路(即电涌保护电路I)，多个该第一级放电保护电路的输入端同时连接并作为多级放电保护电路的输入端，多个第一级放电保护电路的输出端同时连接并作为多级放电保护电路的输出端。以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细说明。在本实用新型实施例中，以该电涌保护器2具有六个多级放电保护电路(sroii-sroie)，并且每一多级放电保护电路包括两个电涌保护电路I为例进行说明，参见图3，在多级放电保护电路SPDll中，两电涌保护电路I与第一级放电保护电路SPDl并联，当出现电涌时可以通过三条支路同时对电涌进行泄放以提高放电速度，保障系统安全性。多级放电保护电路SPD12-SPD16的作用于多级放电保护电路SPDll相同，在增加多级放电保护电路后可以通过多个电涌保护电路I同时对信号线进行横向和纵向结构的放电，实现对雷电流的完全放电与分流，进一步提高了放电速度，提高了防护性，避免电涌对系统的破坏。在本实用新型实施例中，将第一级放电保护电路以及多级放电保护电路集中连接在一个PCB板上，实现一体化设计，在实际安装时，只有一个接入点，使得该电涌保护器2本身对信号传输的电路不再增加接入点，方便的实现线-地、线-线纵向与横向全保护措施，并且信号衰减小。作为本实用新型一实施例，该电涌保护器2的输入端21和输出端22均可以采用航空插座接口，如图4所示，以减小体积，便于安装。本实用新型实施例以19芯的航空插座为例，其中引脚接口的功能定义如下表
权利要求1.一种电涌保护电路，其特征在于，所述电路包括 一瞬态二极管、一气体气体放电管以及一个或多个电阻； 所述气体放电管与一个或多个所述电阻串联后，再与所述瞬态二极管并联，所述瞬态二极管的一端为所述电涌保护电路的输入端，所述瞬态二极管的另一端为所述电涌保护电路的输出端。
2.如权利要求I所述的电涌保护电路，其特征在于，所述一个或多个电阻具体为 电阻Rl和电阻R2 ； 所述瞬态二极管的一端为所述电涌保护电路的输入端与所述电阻Rl的一端连接，所述电阻Rl的另一端与所述气体放电管的一端连接，所述气体放电管的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述瞬态二极管的另一端为所述电涌保护电路的输出端与所述电阻R2的另一端连接。
3.一种电涌保护器，其特征在于，所述电涌保护器的输入端与输出端之间通过多根信号线和一根地线连接，所述电涌保护器还包括多个第一级放电保护电路，所述第一级放电保护电路为如权利要求I或2所述的电涌保护电路，所述第一级放电保护电路的输入端为所述的电涌保护电路输入端，所述第一级放电保护电路的输出端为所述的电涌保护电路的输出端； 任意两根所述信号线之间均连接一所述第一级放电保护电路； 任一所述信号线与所述地线之间均连接一所述第一级放电保护电路； 所述地线与所述电涌保护器的外壳连接。
4.如权利要求3所述的电涌保护器，其特征在于，所述电涌保护器还包括多个多级放电保护电路，多个所述多级放电保护电路分别与多个所述第一级放电保护电路一一对应并联，每一所述多级放电保护电路为 一个如权利要求3所述的第一级放电保护电路，所述第一级放电保护电路的输入端为所述多级放电保护电路的输入端，所述第一级放电保护电路的输出端为所述多级放电保护电路的输出端；或 多个如权利要求3所述的第一级放电保护电路，多个所述第一级放电保护电路的输入端同时连接并作为所述多级放电保护电路的输入端，多个所述第一级放电保护电路的输出端同时连接并作为所述多级放电保护电路的输出端。
5.如权利要求3所述的电涌保护器，其特征在于，所述电涌保护器的输入端和输出端均为航空插座接口。
6.如权利要求3所述的电涌保护器，其特征在于，所述电涌保护器的外壳为静电防爆金属外壳。
专利摘要本实用新型适用于集成电路领域，提供了一种电涌保护电路及电涌保护器，所述电路包括一瞬态二极管、一气体放电管以及一个或多个电阻；所述气体放电管与一个或多个所述电阻串联后，再与所述瞬态二极管并联，所述瞬态二极管的一端为所述电涌保护电路的输入端，所述瞬态二极管的另一端为所述电涌保护电路的输出端。本实用新型通过将瞬态二极管与气体放电管并联进行放电，大幅缩短了放电响应时间，提高了放电速度和放电完全度，并且该电路结构只有一个接入点，降低了插入损耗，降低信号在传输中的衰减，提高信号精确度。
文档编号H02H9/06GK202712845SQ20122012915
公开日2013年1月30日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者龚国平 申请人:深圳市威尔利实业有限公司