一种浪涌保护电路及AC‑DC开关电源的制作方法

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种浪涌保护电路及 AC-DC开关电源。

背景技术：

开关电源由于在体积、重量和效率等多方面的优势，已经越来越广泛地应用在通信、航天航空、军工兵器、发电变电等领域。在AC-DC开关电源电路的输入端经整流后都接有一定容量的滤波电容。电源上电瞬间滤波电容上的电压将由零伏起充，因此使得整流滤波端近似短路状态，并且在交流电1-2 个波形时间内会产生巨大的峰值电流，这个由电容充电引起的峰值电流被称为浪涌电流。浪涌电流会造成：电源输入熔断器“熔断”、机械开关或断路器触点“粘连”失效、插入插座时引起“打火”、电源前端接入的整流桥“击穿”易损坏、电网波形瞬间下跌等现象，这些现象会给电源厂商和用户带来很多麻烦，尤其是在需要高可靠性和安全性的场合，为避免这类现象发生，必须采取行之有效的限制浪涌电流的措施。另外，在当今AC-DC设计中，还需要考虑到实际产品应用中发生的突发现象，如遭遇雷击，产品在启停瞬间出现的瞬时大电流以及产品自身短路时对自身的保护等问题。

针对上述这些情况，在现有技术中通常会采用以下三种措施：(1)利用保险过流熔断的特性应对自身短路；(2)利用压敏电阻在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件避免雷击；(3)利用热敏电阻自身过流而发热进而使自身阻值变化来抑制瞬时电流。典型电路如图1所示，其中， J1为交流市电输入，F1为保险丝，R6为负温度系数热敏电阻，R7为压敏电阻。

图1所示的典型电路在进行浪涌测试时，2000V往往都可以通过。但是，当产品安全等级要求高时，比如4000V浪涌，保险丝及热敏电阻经常会发生不可恢复性损坏。

技术实现要素：

本实用新型提供的一种浪涌保护电路及AC-DC开关电源，以提高产品的抗浪涌性能，降低成本。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种浪涌保护电路，包括：压敏电阻，所述压敏电阻的一端与市电火线输入端相连并连接保险丝的一端，所述压敏电阻的另一端与市电零线输入端相连并连接热敏电阻的一端；所述保险丝的另一端与所述压敏电阻的另一端作为所述浪涌保护电路的输出端连接后级电路。

优选地，在所述压敏电阻的一端与市电火线输入端之间还设置有过流保护单元，用于在所述压敏电阻短路失效的情况下，输入电流大于设定值时，切断交流电源。

优选地，所述过流保护单元为PCB板上所述压敏电阻的一端与市电火线输入端之间的全部或部分布线。

优选地，所述过流保护单元为自恢复性保险丝。

优选地，所述压敏电阻为负温度系数压敏电阻。

优选地，所述保险丝为自恢复性保险丝。

一种AC-DC开关电源，包括所述的浪涌保护电路，所述浪涌保护电路设置在AC-DC开关电源交流市电输入端，所述浪涌保护电路的输出端连接所述 AC-DC开关电源的整流电路的输入端。

本实用新型实施例提供的浪涌保护电路及AC-DC开关电源，将压敏电阻设置在输入电路的前端，利用压敏电阻的非线性特性，当浪涌电压出现在压敏电阻的两端时，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而吸收多余的电流，实现对后级电路的保护。

进一步地，在压敏电阻与电源输入端之间设置有过流保护单元，在压敏电阻短路失效的情况下，输入电流大于设定值时，过流保护单元能够切断交流电源，有效地保证了后级电路的安全，避免了采用大功率器件增加产品成本的问题，并避免了器件封装对产品集成化的影响。

附图说明

图1是现有技术中典型的AC-DC开关电源保护电路的示意图；

图2是本实用新型实施例浪涌保护电路的一种示意图；

图3是本实用新型实施例浪涌保护电路的另一种示意图；

图4是本实用新型浪涌保护电路应用于AC-DC开关电源的一种示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例作进一步的详细说明。

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型实施例提供一种浪涌保护电路，可以有效地提高产品对浪涌电压的抵抗能力，进而提高产品的安全性。

如图2所示，是本实用新型实施例浪涌保护电路的一种示意图。

在该实施例中，所述浪涌保护电路包括：压敏电阻R2、热敏电阻R1及保险丝F1。其中，压敏电阻R2的一端与市电火线输入端L相连并连接保险丝 F1的一端，压敏电阻R2的另一端与市电零线输入端N相连并连接热敏电阻 R1的一端；保险丝F1的另一端与压敏电阻R2的另一端作为所述浪涌保护电路的输出端连接后级电路。

热敏电阻R1为负温度系数热敏电阻，在电路电源接通瞬间，电路中会产生比正常工作时高出许多倍的浪涌电流，而NTC热敏电阻的初始阻值较大，可以抑制电路中过大的电流，从而保护其电源电路及负载。当电路进入正常工作状态时，热敏电阻R1由于通过电流而引起阻体温度上升，电阻值下降至很小，不会影响电路的正常工作。

保险丝F1在电流异常升高到一定的高度和热度的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。在实际应用中，所述保险丝F1可选用电流保险丝，其形状可以是贴片保险丝、微型保险丝、插片保险丝、管状保险丝等。所述保险丝F1可采用自恢复性保险丝。

由于压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻R2的两端时，压敏电阻R2可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而吸收多余的电流，实现对后级电路的保护。

需要说明的是，上述各器件的具体参数、型号等可以根据实际应用需要来确定，比如，在一种具体应用中，可选择以下型号的相关器件：压敏电阻R2：TVR14561KSABV；热敏电阻R1；SCK10054MFY；保险丝F1： KRL2400040SBY。

本实用新型实施例提供的浪涌保护电路，将压敏电阻设置在输入电路的前端，利用压敏电阻的非线性特性，当浪涌电压出现在压敏电阻的两端时，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而吸收多余的电流，实现对后级电路的保护。

本实用新型实施例的浪涌保护电路可以应用在AC-DC开关电源中，设置在AC-DC开关电源交流市电输入端，所述浪涌保护电路的输出端连接所述 AC-DC开关电源的整流电路的输入端。该浪涌保护电路可与开关电源的后续电路共同组成开关电源产品，该浪涌保护电路还可以作为一个模块用于其它需要抵抗浪涌电压的产品上。

FMEA(Failure Mode and Effect Analysis，失效模式和效果分析)是在产品设计中的一个重要环节，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析，提出可能采取的预防改进措施，以提高产品的可靠性。例如，开关电源主要有输入电路、变换电路、控制电路、输出电路这四部分组成，在对开关电源进行FMEA时，就是利用开关电源的组成原理，定性分析开关电源各部分潜在的各种故障、原因和影响因素。

在对应用该浪涌保护电路的开关电源产品进行FMEA时，需要对压敏电阻R7进行短路测试，此时，产品自身便缺少了压敏电阻R7的限压保护，就会降低产品的抗浪涌能力。

针对这种情况，在实际应用中，可以根据需要增加相关器件的功率、耐压及过流能力。比如，产品在抵抗4000V浪涌测试时，利用高规格的自恢复性保险丝及热敏电阻。

为了进一步降低产品成本，避免器件的过大封装对产品集成化的影响，如图3所示，在本实用新型浪涌保护电路的另一实施例中，还包括过流保护单元 RX，过流保护单元RX设置在压敏电阻R2的一端与市电火线输入端L之间，用于在压敏电阻R2短路失效的情况下，输入电流大于设定值时，切断交流电源。

需要说明的是，在实际应用中，所述过流保护单元RX可以是自恢复保险丝。当然，为了进一步减少浪涌保护电路中器件对产品内部空间的占用，所述过流保护单元RX优选为PCB板上压敏电阻R2的一端与市电火线输入端之间的全部或部分布线，也就是说，将所述布线的一部分或全部作为电路的薄弱点，所述布线的宽度根据所述AC-DC开关电源的额定功率值(比如额定功率值的 110％至150％)及所述过流保护单元允许通过的最大电流设计，以确保产品正常工作时，线路可承受电流通过；在压敏电阻R2短路失效时，线路中流过的电流将急剧增加，当电流增大到薄弱点的上限电流值时，薄弱点将会炸开，导致产品供电不能形成完整的回路，使得产品本身有自保能力。

可见，本实用新型实施例的浪涌保护电路，将压敏电阻设置在输入电路的前端，实现对后级电路的保护，而且，通过在压敏电阻与电源输入端之间设置过流保护单元，在压敏电阻短路失效的情况下，输入电流大于设定值时，过流保护单元能够切断交流电源，有效地保证了后级电路的安全，避免了采用大功率器件增加产品成本的问题，并避免了器件封装对产品集成化的影响。

相应地，本实用新型实施例还提供一种AC-DC开关电源，包括上述的浪涌保护电路，所述浪涌保护电路设置在AC-DC开关电源交流市电输入端，所述浪涌保护电路的输出端连接所述AC-DC开关电源的整流电路的输入端。

如图4所示，是本实用新型浪涌保护电路应用于AC-DC开关电源的一种示意图。

其中，J1为交流市电输入，(RX，R7，F1，R16)组成电源保护电路，(C11， L1)组成一阶的抑制EMC问题的LC电路，(D7，C24)组成整流电路。在这种设计中，浪涌电压从L端介入，以最短的路径通过压敏电阻R7泄放到N端，起到保护后端电路的作用。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本实用新型进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法和系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。