浪涌保护电路以及使用该电路的电子装置的制作方法

本实用新型涉及电路保护领域，特别是涉及一种浪涌保护电路以及一种使用该浪涌保护电路的电子装置。

背景技术：

电子装置经常会受到过电压的干扰。包括遭受雷击产生的过电压和供电系统的过电压。过电压会损坏设备，必须采取保护措施，将过电压降低到可接受的水平。

为了保护电子装置，可以采用浪涌保护电路，图1示出了一种现有的具体浪涌保护电路，该浪涌保护电路中双向TSS(Thyristor Surge Suppressor，晶闸管电涌抑制器)和单向TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器)串联，其中该双向TSS与电源正极连接，该单向TVS的负极与该双向TSS连接，该单向TVS的正极与电源负极连接。这样，在所述电源的端口受到正极到负极的浪涌冲击时双向TSS和单向TVS导通，以分流浪涌电流，并且所述单向TVS将所述单向TVS两端的浪涌电压箝位到箝位电压，该双向TSS和单向TVS在所述电源的端口受到负极到正极的浪涌冲击时导通，以分流浪涌电流。

然而，以上的浪涌保护电路存在以下缺点：在直流电源口，遭受不同极性(正或负)的雷击时，电路的防雷性能有较大差异。当遭受从电源负极到电源正极的雷击时，浪涌保护电路两端的残压较高，与被保护电路连接使用时，进入被保护电路的电流较大，容易损坏被保护电路。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种浪涌保护电路，以解决现有的保护模块在遭受从电源负极到电源正极的雷击时，模块两端的残压较高，进入被保护电路的电流较大，容易损坏被保护电路的问题。

为实现以上目的，本实用新型提供一种浪涌保护电路，包括：

双向电压抑制器；以及

晶闸管型浪涌抑制单元，与该双向电压抑制器并联，该双向电压抑制器的第一端与该晶闸管型浪涌抑制单元的第一端连接，该双向电压抑制器的第二端与该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端连接，其特征在于：

该晶闸管型浪涌抑制单元的第一端到第二端的方向上的转折电压或击穿电压大于该双向电压抑制器的第一端到第二端的方向上的嵌位电压；以及

该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端到第一端的方向上的转折电压小于该双向电压抑制器的第二端到第一端的方向上的嵌位电压。

在某些实施例中，晶闸管型浪涌抑制单元为非对称晶闸管型浪涌抑制单元。

优选地，该非对称晶闸管型浪涌抑制单元为单向导通反向截止晶闸管型浪涌抑制单元。

优选地，该非对称晶闸管型浪涌抑制单元为双向不对称晶闸管浪涌抑制器，该双向不对称晶闸管浪涌抑制器的第一端到第二端的方向上的转折电压大于该双向不对称晶闸管浪涌抑制器的第二端到第一端的方向上的转折电压。

优选地，该非对称晶闸管型浪涌抑制单元包括单向二极管和晶闸管浪涌抑制器，该单向二极管与该晶闸管浪涌抑制器串联后与该双向电压抑制器并联，其中该单向二极管的阴极与该双向电压抑制器的第一端连接，或者该单向二极管的阳极与该双向电压抑制器的第二端连接。

在某些实施例中，该双向电压抑制器为双向TVS、双向不对称TVS、压敏电阻或双向稳压管。

在某些实施例中，该双向不对称TVS的第一端到第二端方向上的嵌位电压小于该双向不对称TVS的第二端到第一端方向上的嵌位电压。

在某些实施例中，该浪涌保护电路还包括脱扣装置，该脱扣装置与该双向电压抑制器和该晶闸管型浪涌抑制单元中的一者串联后与该双向电压抑制器和该晶闸管型浪涌抑制单元中的另一者并联。

在某些实施例中，该浪涌保护电路还包括两个脱扣装置，一个脱扣装置与该双向电压抑制器串联形成第一支路，另一个脱扣装置与和该晶闸管型浪涌抑制单元串联形成第二支路，该第一支路与该第二支路并联。

在某些实施例中，还包括单向二极管，该单向二极管与该双向电压抑制器串联后与该晶闸管型浪涌抑制单元并联，其中该单向二极管的阳极与该晶闸管型浪涌抑制单元的第一端连接，或者该单向二极管的阴极与该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端连接。

本实用新型还提供一种电子装置，包括：主体电路，具有输入端；以及如所述的浪涌保护电路，与该主体电路并联并与该主体电路的输入端连接。

本实用新型的浪涌保护电路中，双向电压抑制器和晶闸管型浪涌抑制单元并联，该晶闸管型浪涌抑制单元的第一端到第二端的方向上的转折电压或击穿电压大于该双向电压抑制器的第一端到第二端的方向上的嵌位电压；以及该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端到第一端的方向上的转折电压小于该双向电压抑制器的第二端到第一端的方向上的嵌位电压。当浪涌保护电路受到从双向电压抑制器的第一端到第二端的浪涌时，双向电压抑制器导通，以分流浪涌电流，并且将双向电压抑制器两端的浪涌电压箝位到箝位电压。当浪涌保护电路受到从晶闸管型浪涌抑制单元的第二端到第一端的浪涌时，晶闸管型浪涌抑制单元导通，以分流浪涌电流，并且晶闸管型浪涌抑制单元将其两端的浪涌电压抑制到通态电压。以上的浪涌保护电路能够降低其两端的残压，进而能够显著减小后级电路的分流，提升浪涌的防护能力。因此，能够有效地保护电子装置免受浪涌电流的损害。

附图说明

图1是现有的浪涌保护电路的示意图；

图2是本实用新型的实施例的浪涌保护电路的示意图；

图3A是非对称晶闸管型浪涌抑制单元为单向导通反向截止TSS的实施例的示意图；

图3B是单向导通反向截止TSS的V-I曲线。

图3C是非对称晶闸管型浪涌抑制单元为双向不对称TSS的实施例的示意图；

图3D是双向不对称TSS的V-I曲线。

图3E是非对称晶闸管型浪涌抑制单元的另一种实施例的示意图

图4A-4D是双向电压抑制器的不同实施例的示意图；

图4E是双向不对称TVS的V-I曲线；

图5A-5C是本实用新型的实施例的浪涌保护电路包括脱扣器件的示意图；以及

图6是本实用新型的另一实施例的浪涌保护电路的示意图；

图7是本实用新型的实施例的电子装置的示意图。

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。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的特征都使用相同的标号。

参见图2，本实用新型的某些实施例的浪涌保护电路，包括：双向电压抑制器202和晶闸管型浪涌抑制单元208，双向电压抑制器202与晶闸管型浪涌抑制单元208并联。该双向电压抑制器202的第一端204与该晶闸管型浪涌抑制单元208的第一端210连接，该双向电压抑制器202的第二端206与该晶闸管型浪涌抑制单元208的第二端212连接。该晶闸管型浪涌抑制单元的第一端210到第二端212的方向上的转折电压或击穿电压大于该双向电压抑制器的第一端204到第二端206的方向上的嵌位电压；以及该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端212到第一端210的方向上的转折电压小于该双向电压抑制器的第二端206到第一端204的方向上的嵌位电压。

本实施例的浪涌保护电路中，双向电压抑制器和晶闸管型浪涌抑制单元并联，该晶闸管型浪涌抑制单元的第一端到第二端的方向上的转折电压或击穿电压大于该双向电压抑制器的第一端到第二端的方向上的嵌位电压；以及该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端到第一端的方向上的转折电压小于该双向电压抑制器的第二端到第一端的方向上的嵌位电压。当浪涌保护电路受到从双向电压抑制器的第一端到第二端的浪涌时，双向电压抑制器导通，以分流浪涌电流，并且将双向电压抑制器两端的浪涌电压箝位到箝位电压。当浪涌保护电路受到从晶闸管型浪涌抑制单元的第二端到第一端的浪涌时，晶闸管型浪涌抑制单元导通，以分流浪涌电流，并且晶闸管型浪涌抑制单元将其两端的浪涌电压抑制到通态电压。以上的浪涌保护电路能够降低其两端的残压，进而能够显著减小后级电路的分流，提升浪涌的防护能力。因此，能够有效地保护电子装置免受浪涌电流的损害。

晶闸管型浪涌抑制单元是指整体表现出晶闸管浪涌抑制器特性的单元。该晶闸管型浪涌抑制单元可以是对称或非对称的，只要能够保证该晶闸管型浪涌抑制单元的第一端到第二端的方向上的转折电压或击穿电压大于该双向电压抑制器的第一端到第二端的方向上的嵌位电压；以及该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端到第一端的方向上的转折电压小于该双向电压抑制器的第二端到第一端的方向上的嵌位电压即可。优选地，该晶闸管型浪涌抑制单元是非对称晶闸管型浪涌抑制单元。非对称晶闸管型浪涌抑制单元是指该单元整体表现出的特性曲线符合：

1、从其第一端到第二端的方向，具有普通二极管反向截止的特性，从其第

二端到第一端的方向，具有TSS的特性；或

2、其两个方向都具备TSS特有的开关特性，两个方向上的电气参数存在差异。

在某些实施例中，优选地，如图3A所示，该非对称晶闸管型浪涌抑制单元为单向导通反向截止晶闸管浪涌抑制器(TSS)214。单向导通反向截止TSS是指：从其第一端216到第二端218的方向，该单向导通反向截止TSS具有普通二极管反向截止的特性，从其第二端218到第一端216的方向，该单向导通反向截止TSS具有TSS的开关特性。该单向导通反向截止TSS的V-I曲线如图3B所示。该单向导通反向截止TSS的第一端到第二端的方向上的击穿电压Vz大于该双向电压抑制器的第一端到第二端的方向上的嵌位电压；以及该单向导通反向截止TSS的第二端到第一端的方向上的转折电压Vs小于该双向电压抑制器的第二端到第一端的方向上的嵌位电压。

在某些实施例中，优选地，如图3C所示，该非对称晶闸管型浪涌抑制单元为双向不对称晶闸管浪涌抑制器(TSS)220，该双向不对称TSS 220是指其两个方向都具备TSS特有的开关特性，两个方向上的电气参数存在差异，比如，转折电压，在一个方向相对于另一个方向高；其V-I曲线如图3D所示。其中，Vdrm≠Vdrm*，Vs≠Vs*，Vt≠Vt*，It≠It*，Is≠Is*，Ih≠Ih*，Idrm≠Idrm*。在本实施例中，该双向不对称TSS 220的第一端222到第二端224的方向上的转折电压Vs大于该双向不对称TSS 220的第二端224到第一端222的方向上的转折电压Vs*。该双向不对称TSS的第一端到第二端的方向上的转折电压Vs大于该双向电压抑制器的第一端到第二端的方向上的嵌位电压；以及该双向不对称TSS的第二端到第一端的方向上的转折电压Vs小于该双向电压抑制器的第二端到第一端的方向上的嵌位电压。

在某些实施例中，该非对称晶闸管型浪涌抑制单元208’包括单向二极管404和晶闸管浪涌抑制器406，如图3E所示，该单向二极管404与晶闸管浪涌抑制器406串联后与该双向电压抑制器202并联，该单向二极管的阴极与该双向电压抑制器202的第一端204连接，该单向二极管的阳极与晶闸管浪涌抑制器406的第一端408连接，该晶闸管浪涌抑制器406的第二端410与该双向电压抑制器202的第二端206连接。图3E中的晶闸管浪涌抑制器可以是普通的晶闸管浪涌抑制器，从单向二极管的阴极到晶闸管浪涌抑制器的第二端的方向，单向二极管的阴极和晶闸管浪涌抑制器串联形成的击穿电压大于该双向电压抑制器的第一端到第二端的方向上的嵌位电压；从晶闸管浪涌抑制器的第二端到单向二极管的阴极的方向，单向二极管的阴极和晶闸管浪涌抑制器串联形成的转折电压小于该双向电压抑制器的第二端到第一端的方向上的嵌位电压。优选地，晶闸管浪涌抑制器可以是上面提到的单向导通反向截止晶闸管浪涌抑制器或双向不对称晶闸管浪涌抑制器，该晶闸管浪涌抑制器的第一端和第二端分别与单向导通反向截止晶闸管浪涌抑制器或双向不对称晶闸管浪涌抑制器的第一端和第二端对应。图3E中的单向二极管的位置并非是固定的，在某些实施例中，该单向二极管404可以与晶闸管浪涌抑制器406互换位置，即该单向二极管的阳极与该双向电压抑制器的第二端连接，该单向二极管的阴极与该晶闸管浪涌抑制器的第二端连接，该晶闸管浪涌抑制器的第一端与该双向电压抑制器的第一端连接。

某些实施例中，如图4A-4D所示，该双向电压抑制器可以为双向TVS 302、双向不对称TVS 308、压敏电阻314或双向稳压管320。该双向电压抑制器为双向TVS 302时，双向TVS 302的第一端304和第二端306分别连接于晶闸管型浪涌抑制单元的第一端和第二端。该双向电压抑制器为双向不对称TVS 308时，双向不对称TVS 308的第一端310和第二端312分别连接于晶闸管型浪涌抑制单元的第一端和第二端。该双向电压抑制器为压敏电阻314时，压敏电阻314的第一端316和第二端318分别连接于晶闸管型浪涌抑制单元的第一端和第二端。该双向电压抑制器为双向稳压管320时，双向稳压管320的第一端316和第二端318分别连接于晶闸管型浪涌抑制单元的第一端和第二端。

从上面所述可知，该晶闸管型浪涌抑制单元可以为非对称晶闸管型浪涌抑制单元，该非对称晶闸管型浪涌抑制单元优选为单向导通反向截止TSS、双向不对称TSS或晶闸管浪涌抑制器与二极管串联组成的单元。因此，本实用新型的实施例中，浪涌保护电路可以由双向TVS、双向不对称TVS、压敏电阻和双向稳压管中的一者与单向导通反向截止TSS、双向不对称TSS和晶闸管浪涌抑制器与二极管串联组成的单元中的一者并联形成。从上面的描述中，本实用新型的技术人员能够了解器件之间的具体连接方式，在此不再赘述。

在某些实施例中，该双向电压抑制器优选为双向不对称TVS。该双向不对称TVS的两个方向都具备TVS特有的钳位特性，所谓不对称是指两个方向上的电气参数存在一定的差异，例如，钳位电压，一个方向相对于另一个方向高；其V-I曲线如图4E所示。其中Vc≠Vc*，Vbr≠VBR*，VDRM≠VDRM*，IPP≠IPP*，IR≠IR*，IDRM≠IDRM*。在优选的实施例中，双向不对称TVS的第一端到第二端方向上的嵌位电压Vc*小于该双向不对称TVS的第二端到第一端方向上的嵌位电压Vc。该实施例中，Vc*小于Vc可以降低从第一端到第二端方向上的残压，有利于提升该浪涌保护电路的性能。

在某些实施例中，该浪涌保护电路还包括脱扣装置402，如图5A和5B所示，该脱扣装置402与该双向电压抑制器和该晶闸管型浪涌抑制单元中的一者串联后与该双向电压抑制器和该晶闸管型浪涌抑制单元中的另一者并联。图5A和5B中脱扣装置402的位置并非固定的，图5A中脱扣装置可以与双向电压抑制器互换位置。同理，图5B中脱扣装置可以与晶闸管型浪涌抑制单元互换位置。

在某些实施例中，该浪涌保护电路还包括两个脱扣装置402，一个脱扣装置与该双向电压抑制器串联形成第一支路，另一个脱扣装置与和该晶闸管型浪涌抑制单元串联形成第二支路，该第一支路与该第二支路并联，如图5C所示。同样，图中的脱扣装置的位置不是固定的，可以根据需要分别与双向电压抑制器或双向电压抑制器互换位置。

增加脱扣装置可以保证该浪涌保护电路的安全性，在电路极端条件下，如电流过大导致电路发热的情况下，脱扣装置可以将各个支路断开，避免电路烧毁等事故。

在某些实施例中，该浪涌保护电路还可以包括单向二极管404，如图6所示，该单向二极管与该双向电压抑制器串联后与该晶闸管型浪涌抑制单元并联，该单向二极管的阳极与该晶闸管型浪涌抑制单元208的第一端210连接，该单向二极管的阴极与该双向电压抑制器202的第一端204连接，该双向电压抑制器202的第二端206连接与该晶闸管型浪涌抑制单元208的第二端212连接。图7中的单向二极管的位置并非固定的，在某些实施例中，该单向二极管404可以与双向电压抑制器互换位置，即该单向二极管的阴极与该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端连接，该单向二极管的阳极与该双向电压抑制器的第二端连接，该双向电压抑制器的第一端与该晶闸管型浪涌抑制单元的第一端连接。

电路中增加二极管可以进一步确保浪涌从该晶闸管型浪涌抑制单元的第二端到第一端的方向过来时，浪涌电流通过该晶闸管型浪涌抑制单元进行泄放，而不会通过该双向电压抑制器。

参见图7，本实用新型还提供一种电子装置，该电子装置包括主体电路412和上面所述的浪涌保护电路。该主体电路412具有输入端414，该浪涌保护电路与该主体电路并联并与该主体电路的输入端412连接。该浪涌保护电路设置在主体电路412之前，可以保护主体电路免受浪涌的冲击，从而该电子装置具有很好的抗浪涌能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。