浪涌防护电路的制作方法

本发明涉及用于限制过电压而不切断电路的紧急保护电路装置技术领域，尤其涉及一种防护效果好的浪涌防护电路。

背景技术：

目前，高可靠性的电子产品电源输入部分，通常采用钳位型和开关型产品串联做浪涌防护；在实际的产品设计过程中，因钳位型和开关型保护器件的工作模式、电气参数及特性（例如：击穿电压、响应时间、静态阻抗、动态阻抗等）差异较大，如钳位型和开关型保护器件的电压直接串联，保护器件分压不均衡，会出现保护器件在整机产品正常工作时误动作，加速保护器件老化，严重影响整机产品正常工作的性能及可靠性，因此导致钳位型和开关型保护器件的产品电压不能直接串联选择；为提高整机产品可靠性，现有传统的方案设计，通常为钳位型和开关型保护产品的击穿电压分别满足电源输入要求，该传统方案的串联击穿电压基本大于输入电压的两倍以上，不能有效保证浪涌冲击下的剩余电压，使后级电路承受压力大，layout布局难度大且整机成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种浪涌防护电路，所述电路具有在提高整机可靠性能的同时，降低了整机浪涌冲击时的残压，有效保证了电路的环境适应性能，从而优化整机成本，可广泛应用于电子产品的电源输入部分。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种浪涌防护电路，所述浪涌防护电路并联在被保护电路的电源输入端，其特征在于：包括浪涌抑制电路和分压匹配电路，所述浪涌抑制电路包括钳位型浪涌防护器件和开关型浪涌防护器件，所述钳位型浪涌防护器件的一端为所述防护电路的一个接线端，所述钳位型浪涌防护器件的另一端与所述开关型浪涌防护器件的一端连接，所述开关型浪涌防护器件的另一端为所述防护电路的另一个接线端，所述分压匹配电路包括分压匹配电阻R1和R2，所述电阻R1与所述钳位型浪涌防护器件并联连接，所述电阻R2与所述开关型浪涌防护器件并联连接；所述防护电路利用电阻R1-R2的分压原理固定各个电阻两端的电压，从而固定钳位型保护器件和开关型保护器件两端的电压。

优选的，所述钳位型浪涌防护器件为压敏电阻MOV或瞬态抑制二极管TVS。

优选的，所述开关型浪涌防护器件为陶瓷气体放电管GDT、玻璃气体/强效放电管SPG或半导体放电管TSS。

优选的，所述电阻R1-R2为一个电阻或两个以上的电阻。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述电路通过设置分压匹配电路，在提高整机可靠性能的同时，降低了整机浪涌冲击时的残压，有效保证了电路的环境适应性能，从而优化整机成本，可广泛应用于电子产品的电源输入部分。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图 1 为本发明实施例所述电路的总体电路示意图；

图 2 为现有技术中整机不接地电源或直流电源的浪涌防护方案示意图；

图 3 为本发明实施例一所述浪涌防护电路示意图；

图 4 为图2所示整机不接地电源或直流电源传统的浪涌防护方案残压图；

图 5 为本发明实施例一所述浪涌防护电路的残压图；

图 6 为整机接地电源传统的浪涌防护方案示意图；

图 7 为本发明实施例二所述浪涌防护电路示意图；

图 8 为图6所示传统的浪涌防护方案的残压图；

图 9 为本发明实施例二所述浪涌防护电路的残压图；

图 10 为整机外壳接地有耐压要求电源的传统的浪涌防护方案示意图；

图 11 为本发明实施例三所述的浪涌防护电路示意图；

图 12 为图10所述传统的浪涌防护方案的残压图；

图 13 为本发明实施例三的残压图；

其中：1、钳位型浪涌防护器件2、开关型浪涌防护器件。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

总体的，如图1所示，本发明公开了一种浪涌防护电路，所述浪涌防护电路并联在被保护电路的电源输入端，所述防护电路包括浪涌抑制电路和分压匹配电路。所述浪涌抑制电路包括钳位型浪涌防护器件1和开关型浪涌防护器件2，所述钳位型浪涌防护器件1的一端为所述防护电路的一个接线端，所述钳位型浪涌防护器件1的另一端与所述开关型浪涌防护器件2的一端连接，所述开关型浪涌防护器件2的另一端为所述防护电路的另一个接线端。所述分压匹配电路包括分压匹配电阻R1和R2，所述电阻R1与所述钳位型浪涌防护器件1并联连接，所述电阻R2与所述开关型浪涌防护器件2并联连接；所述防护电路利用电阻R1-R2的分压原理固定各个电阻两端的电压，从而固定钳位型保护器件和开关型保护器件两端的电压。

所述防护电路通过设置分压匹配电路，克服了不同工作模式保护器件分压不均衡、电压不能直接串联导致电路浪涌冲击后残压高，整机方案成本高的问题；同时所述防护电路明确分配正常情况下开关型保护器件和钳位型保护器件的分压问题，以便提高HI-POT测试时各保护器件的可靠性能。

综上，所述防护电路在提高整机可靠性能的同时，降低了整机浪涌冲击时的残压，有效保证了电路的环境适应性能，从而优化整机成本，可广泛应用于电子产品的电源输入部分。

实施例一

整机不接地电源或直流电源浪涌防护方案对比：(该方案同时可作为第二级浪涌防护降低残压)

如图2所示为传统的浪涌防护方案，采用压敏电阻做差摸浪涌防护；

如图3所示为本发明实施例一所述的浪涌防护电路通过外围电路电阻比例，采用压敏电阻TSS和半导体放电管MOV进行串联的方式做差摸浪涌防护电路；图3所示防护电路利用分压匹配电路的电阻阻值比例，固定分配保护器件两端的电压，在电路正常工作情况下，使压敏电阻TSS两端电压为电源输入电压Vin的2/3倍，半导体放电管MOV两端电压为电源输入电压Vin的1/3倍，从而固定保护器件两端电压，也可通过分压匹配电路中电阻的阻值比例做保护器件的相应调整，提高电路可靠性。

图4和图5分别为两种方案在8/20us&1.2/50us组合波，1.5KV浪涌冲击下的残压对比情况。由附图4、附图5残压对比可知，在相同浪涌冲击下，一种高性能的浪涌防护方案比传统的浪涌防护方案残压更低。

实施例二

整机接地电源浪涌防护方案对比：

如图6：传统的浪涌防护方案采用压敏电阻做差摸防护，采用压敏电阻和气体放电管串联做共模防护，因压敏电阻和放电管动态参数差异较大，故压敏电阻和气体放电管分别根据输入电源Vin选择电压型号；

如图7所示为本发明实施例二所述的浪涌防护电路，利用分压匹配电路，根据电阻的阻值比例固定压敏电阻MOV和陶瓷气体放电管GDT两端电压；如图3中设计电阻匹配，正常供电情况下，压敏电阻MOV两端电压为输入电源Vin的2/3倍，陶瓷气体放电管GDT两端的电压为输入电源的1/3倍，可实现保护器件电压直接串联防护；

图8、图9为两种方案在8/20us&1.2/50us组合波，4KV浪涌冲击下的残压对比情况；由图8、图9残压对比可知，在相同浪涌冲击下，一种高性能的浪涌防护方案比传统的浪涌防护方案的电压抑制能力更强；

实施案例三

整机外壳接地有耐压要求电源产品浪涌防护方案对比

如图10所示为传统的浪涌防护方案，采用压敏电阻做差摸防护，采用压敏电阻和放电管串联做共模防护，由于有HI-pot耐压要求，故要求放电管产品击穿电压需大于1500Vac；

如图11所示为本发明实施例三所述的浪涌防护电路，利用分压匹配电路的阻抗分配，固定保护器件两端的电压；如上图方案中，正常220Vac供电情况下，压敏电阻MOV两端电压为电源输入vin的2/5倍，陶瓷气体放电管GDT两端电压为电源输入的3/5倍；在做1500Vac hi-pot时，压敏电阻MOV两端电压为1500VAC输入的1/4倍，放电管两端电压为1500VAC输入的3/4倍；针对不同的HI-POT等级，可根据外围电路阻值分配合理调整保护器件型号，以满足实际使用需求，提高整机产品可靠性；

图10和图11的方案均可满足HI-POT 1500vac，1min，5mA测试；图12和图13分别为两种方案在8/20us&1.2/50us组合波，4KV浪涌冲击下对比情况；

由图10和图11可知，两种方案均可满足HI-POT 1500vac，1min，5mA测试，且由图12和图13两种方案在相同浪涌冲击下对比可知，一种高性能的浪涌防护方案比传统的浪涌防护方案的动作电压更低。

需要说明的是，具体的实施方案中，可根据实际使用情况及后级电路的耐受能力，调整R1/R2的阻值比例，相应调整保护器件的型号，有效保证整机电路的工作性能。