一种用于电源保护的防浪涌电路的制作方法

本发明涉及浪涌保护技术领域，尤其是涉及一种用于电源保护的防浪涌电路。

背景技术：

浪涌主要指的是电源中一瞬间产生的强力脉冲,由于浪涌的峰值电压有可能有远高于电源的额定工作电压，它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如pn结电容击穿,电阻烧断等。为了避免电子线路免受浪涌的破坏，就需要外加浪涌保护器来保护，浪涌保护器一般是由若干个放电单元组成的，比如在电源防雷的电路中，就需要用到多级保护线路和增强保护效果的辅助保护线路。

浪涌保护电路的设计需要考虑二个主要参数：①不动作电压，不动作电压应大于设备的正常工作电压；②保护电压，保护电压也就是对浪涌吸收后让通的残余电压，该电压应小于被保护电路或元件能承受的最大脉冲电压。不动作电压越高，则浪涌保护线路的可靠性越好；保护电压越低，则对后端电路或元件的保护效果越好。因此，理想的浪涌保护电路要同时具备高不动作电压和低保护电压，但不动作电压和保护电压是正向相关的，因此设计一个既能满足有足够高不动作电压并且有低保护电压的线路，就显得特别有意义。当前随着现在电子整机向小型化的发展，对于内部的电子元件的也提出了小型化的要求，这就导致小型化的电子元件对线路中的脉冲干扰越来越敏感，从而也对浪涌保护电路设计的高可靠性和精确保护效果提出了更高的要求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种用于电源保护的防浪涌电路。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于电源保护的防浪涌电路，并联在被保护电路的电源输入端，包括浪涌抑制电路和稳压电路，所述浪涌抑制电路包括钳位元件和开关元件，所述稳压电路包括第一稳压电路和第二稳压电路，所述钳位元件的一端电连接在所述被保护电路的一个接线端，所述钳位元件的另一端电连接在所述开关元件的一端，所述开关元件的另一端电连接在所述被保护电路的另一个接线端，所述钳位元件的两端并联所述第一稳压电路，所述开关元件的两端并联所述第二稳压电路。

通过采用上述技术方案，浪涌抑制电路的不动作电压等于钳位元件和开关元件二者不动作电压的叠加，所以大大提升了不动作电压的数值，同时当浪涌发生时，由于开关元件负阻特性，其导通后两端电压低至几伏，因此残压主要由钳位电压提供，与相同不动作电压的钳位元件相比，其保护电压大为降低，从而实现对后级电路或元件的精确保护；另外，由于钳位元件的存在，可以有效避免由于开关元件导通后的续流问题；稳压电路则可以实现钳位元件和开关元件的电压分配，避免二者分压不均，或线路干扰导致开关元件的误触发，从而确保浪涌抑制电路保持稳定的不动作电压，提高其长期工作的稳定性。

优选的：所述钳位元件设置为mov或tvs。

通过采用上述技术方案，mov压敏电阻是一种限压型保护器件，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对较低的电压值，从而实现对后级电路的保护；tvs是瞬态抑制二极管的简称，在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压钳制到设计水平，从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏；而且，mov或tvs的钳位电压值设计为大于电源的正常工作电压，避免钳位元件导通后电源电压对浪涌抑制电路的损坏。

优选的：所述开关元件设置为gdt、tss、晶闸管、玻璃气体放电管或放电间隙。

通过采用上述技术方案，gdt是陶瓷气体放电管的简称，是一种能防雷击的保护元器件，常常用来保护对电压很敏感的电信设备，防止雷击和设备开关动作时产生的瞬态浪涌电压造成的损坏；gdt没有导通时，是高阻抗的元件，装在被保护的设备的前面，与设备并联；在出现过电压浪涌时，gdt导通，便切换到低阻抗状态，为浪涌能量的泄放提供一条通路；tss半导体放电管和晶闸管都是依靠pn结的击穿电流触发器件导通放电，导通后呈低阻状态，从而可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流；当浪涌脉冲过后，器件关断，恢复到开路状态；玻璃气体放电管也是一种过压保护器件，玻璃放电管由封装在充满惰性气体的玻璃管中相隔一定距离的两个电极组成；当其两端电压低于放电电压时，玻璃气体放电管呈高阻开路状态；当其两端电压升高到大于放电电压时，产生弧光放电，气体电离放电后由高阻抗转为低阻抗，使其两端电压迅速降低，从而实现对浪涌电流的泄放而保护设备；放电间隙又称保护间隙，它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线或零线相连，另一根金属棒与接地线相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，泄放浪涌电流，避免了被保护设备上的浪涌破坏；利用开关元件的负阻特性，可有效提高浪涌抑制电路的不动作电压以及降低浪涌抑制电路的保护电压，提高浪涌抑制电路的稳定性、可靠性以及保护效果；利用开关元件漏电流极低的特性，可使得电源正常工作时，保护线路的损耗衰减变得极低，进一步增强浪涌抑制电路的长期工作的稳定性和可靠性。

优选的：所述第一稳压电路设置为电阻器r、电容器c、电感器l或二极管d，或者设置为上述任意两种、三种或四种的组合方式。

通过采用上述技术方案，第一稳压电路可设置为单种具有阻抗的元器件，比如：电阻器r、电容器c、电感器l或二极管d，也可以设置为两种具有阻抗的元器件，比如：电阻器r和电容器c、电阻器r和电感器l、电阻器r和二极管d；也可以设置为三种具有阻抗的元器件，比如：电阻器r和电容器c和电感器l、电容器c和电感器l和二极管d；也可以设置为四种具有阻抗的元器件的组合，比如：电阻器r和电容器c和电感器l和二极管d。

优选的：所述第二稳压电路设置为电阻器r、电容器c、电感器l或二极管d，或者设置为上述任意两种、三种或四种的组合方式。

通过采用上述技术方案，第二稳压电路可设置为单种具有阻抗的元器件，比如：电阻器r、电容器c、电感器l或二极管d，也可以设置为两种具有阻抗的元器件，比如：电阻器r和电容器c、电阻器r和电感器l、电阻器r和二极管d；也可以设置为三种具有阻抗的元器件，比如：电阻器r和电容器c和电感器l、电容器c和电感器l和二极管d；也可以设置为四种具有阻抗的元器件的组合，比如：电阻器r和电容器c和电感器l和二极管d。

优选的：所述二极管d设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。

通过采用上述技术方案，利用tvs的反向钳位特性，可精确控制器件两端的电压，实现稳压效果。

优选的：所述电阻器r、电容器c、电感器l或二极管d均至少设置有一个。

通过采用上述技术方案，多个电阻器r、电容器c、电感器l或二极管d，增加了第一稳压电路或第二稳压电路中元器件的组合方式，从而根据不同电路中复杂的寄生电容、电感的特性，设计匹配特定电路的稳压电路，从而使得主保护电路能更广泛地适应各种不同被保护电路的电气环境。

优选的：所述电阻器r、电容器c、电感器l或二极管d的任一所述组合方式中的元器件的电连接方式设置为串联或并联。

通过采用上述技术方案，稳压电路可以实现对钳位元件和开关元件上的电压精确分配，从而使得浪涌抑制电路能够长时间可靠的正常工作；串联或并联的连接方式更加有利于第一稳压电路和第二稳压电路的组合多样性，从而使得主保护电路能更广泛地适应各种不同被保护电路的电气环境。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.将浪涌电压抑制到一个相对较低的电压值，能有效的用于保护后级电路免受浪涌破坏，并且因为提高了不动作电压的数值，有效避免了保护线路的误动作的几率，提高了保护安全性和可靠性；第一稳压电路和第二稳压电路，实现对钳位元件和开关元件上的电压分配，当电路处于正常工作状态时，第一稳压电路和第二稳压电路提高了主保护线路的可靠性和稳定性，也降低了浪涌电流对保护线路和后级被保护设备的破坏，从而使得电路能够长期可靠的正常工作；

2.mov压敏电阻或瞬态抑制二极管tvs都可以将电压钳制到较低水平，从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏，同时也避免了开关元件因为续流引起的后级线路和自身的破坏；

3.陶瓷气体放电管gdt、半导体放电管tss、晶闸管、玻璃气体放电管和放电间隙都可以起到增加不动作电压的作用，并且因为漏电流极低，从而极大程度地降低了保护线路的老化衰减，并增加了整个保护线路的可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本申请实施例一的电路模型图；

图2是本申请实施例一的电路图；

图3是本申请实施例二的电路图；

图4是本申请实施例三的电路图；

图5是本申请实施例四的电路图；

图6是本申请实施例五的电路图；

图7是本申请实施例六的电路图。

附图标记：1、浪涌抑制电路；11、钳位元件；12、开关元件；2、稳压电路；21、第一稳压电路；22、第二稳压电路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种用于电源保护的防浪涌电路，并联在被保护电路的电源输入端，包括电连接的浪涌抑制电路1和稳压电路2。浪涌抑制电路1包括钳位元件11和开关元件12，钳位元件11的一端电连接在被保护电路的一个接线端，钳位元件11的另一端电连接在开关元件12的一端，开关元件12的另一端电连接在被保护电路的另一个接线端。稳压电路2包括并联在钳位元件11的两端的第一稳压电路21和并联在开关元件12的两端第二稳压电路22。

参照图2，第一稳压电路21包括串联的电容器c和二极管d，其中二极管d设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。第二稳压电路22包括串联的电容器c和二极管d，其中二极管d也可以设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。其中，电容器c和二极管d可设置有多个，以增加电路的稳定性。

钳位元件11设置为mov或tvs。开关元件12设置为gdt、tss、晶闸管、玻璃气体放电管或放电间隙。

其中，钳位元件11设置为mov，mov利用压敏电阻的非线性特性。当出现过电压浪涌时，压敏电阻可以将出现在其两极间的过电压钳位到一个相对较低的电压值，从而保护后级电路。钳位元件11也可设置为tvs，tvs管是瞬态抑制二极管的简称，在规定的反向应用条件下，当tvs承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压钳制到设计水平，从而有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。

其中，开关元件12设置为gdt，gdt也叫陶瓷气体放电管，是一种能防雷击的放电管，常常用来保护对电压很敏感的电信设备，有利于防止雷击和设备开关动作时产生的瞬态浪涌电压时产生损坏。在出现过电压浪涌时，gdt从关断高阻状态导通，切换到低阻抗状态，为浪涌能量的泄放提供一条通路。开关元件12也可以设置为tss或晶闸管，tss的工作原理类似晶闸管，依靠pn结的击穿电流触发器件导通放电，导通后呈低阻状态，从而可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。当浪涌脉冲过后，器件关断，恢复到开路状态。开关元件12也可以设置为玻璃气体放电管，玻璃气体放电管也是一种过压保护器件，玻璃放电管由封装在充满惰性气体的玻璃管中相隔一定距离的两个电极组成。当其两端电压低于放电电压时，玻璃气体放电管呈高阻关断状态，当其两端电压升高到大于放电电压时，产生弧光放电，气体电离放电后由高阻抗转为低阻抗，使其两端电压迅速降低，从而实现浪涌电流的泄放而保护设备。开关元件12也可以设置为放电间隙，一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线或零线相连，另一根金属棒与接地线相连接。当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，避免了被保护设备上的浪涌破坏。

本实施例的实施原理为：钳位元件11，mov或tvs将电压钳位到一个相对较低的电压水平，从而有效保护电子线路中的精密元器件免受损坏。而且，mov或tvs的钳位电压值设计为大于电源的正常工作电压，以免开关元件12损坏时钳位元件11单独不能耐受正常工作电压而造成整个保护线路的损坏，增加了线路的可靠性和安全性；同时钳位元件11能截断串联线路中的开关元件12的续流，降低了开关元件12因续流对其自身的损坏和对被保护电路的损坏。与钳位元件11串联的开关元件12，利用开关元件12的负阻特性，可有效提高浪涌抑制电路1的不动作电压，以及通过减小浪涌能量对被保护电路的冲击从而提高浪涌抑制电路1的保护效果，利用开关元件12漏电流极低的特性，可使得电源正常工作时，保护线路的损耗衰减变得极低，进一步增强浪涌抑制电路1的长期工作的稳定性和可靠性，延长使用寿命。第一稳压电路21和第二稳压电路22，利用二极管d的稳压特性，可以实现对钳位元件11和开关元件12上的电压精确分配，电容c可以增加稳压电路2的稳定性。当电路处于正常工作状态时，第一稳压电路21和第二稳压电路22提高了钳位元件11和开关元件12使用的稳定性和可靠性，从而使得电路能够长时间可靠的正常工作。

实施例二：

参照图3，为本发明公开的一种用于电源保护的防浪涌电路，与实施例一的区别在于：

第一稳压电路21包括串联的电感器l和二极管d，其中二极管d设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。第二稳压电路22包括串联的电感器l和二极管d，其中二极管d也可以设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。其中，电感器l和二极管d可设置有多个，以增加电路的稳定性。

本实施例的实施原理为：钳位元件11，mov或tvs将电压钳位到一个相对较低的电压水平，从而有效保护电子线路中的精密元器件免受损坏。而且，mov或tvs的钳位电压值设计为大于电源的正常工作电压，以免开关元件12损坏时钳位元件11单独不能耐受正常工作电压而造成整个保护线路的损坏，增加了线路的可靠性和安全性。同时钳位元件11能截断串联线路中的开关元件12的续流，降低了开关元件12因续流对其自身的损坏和对被保护电路的损坏。与钳位元件11串联的开关元件12，利用开关元件12的负阻特性，可有效提高浪涌抑制电路1的不动作电压，以及通过减小浪涌能量对被保护电路的冲击从而提高浪涌抑制电路1的保护效果，利用开关元件12漏电流极低的特性，可使得电源正常工作时，保护线路的损耗衰减变得极低，进一步增强浪涌抑制电路1的长期工作的稳定性和可靠性，延长使用寿命。第一稳压电路21和第二稳压电路22，利用二极管d的稳压特性，可以实现对钳位元件11和开关元件12上的电压精确分配，电感l可以增加稳压电路2的稳定性。当电路处于正常工作状态时，第一稳压电路21和第二稳压电路22提高了钳位元件11和开关元件12使用的稳定性和可靠性，从而使得电路能够长时间可靠的正常工作。

实施例三：

参照图4，为本发明公开的一种用于电源保护的防浪涌电路，与实施例一的区别在于：

第一稳压电路21包括串联的电容器c、电感器l和二极管d，其中二极管d设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。第二稳压电路22包括串联的电容器c、电感器l和二极管d，其中二极管d也可以设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。其中，电容器c、电感器l和二极管d均可设置有多个，以增加电路的稳定性。

本实施例的实施原理为：钳位元件11，mov或tvs将电压钳位到一个相对较低的电压水平，从而有效保护电子线路中的精密元器件免受损坏。而且，mov或tvs的钳位电压值设计为大于电源的正常工作电压，以免开关元件12损坏时钳位元件11单独不能耐受正常工作电压而造成整个保护线路的损坏，增加了线路的可靠性和安全性；同时钳位元件11能截断串联线路中的开关元件12的续流，降低了开关元件12因续流对其自身的损坏和对被保护电路的损坏。与钳位元件11串联的开关元件12，利用开关元件12的负阻特性，可有效提高浪涌抑制电路1的不动作电压，以及通过减小浪涌能量对被保护电路的冲击从而提高浪涌抑制电路1的保护效果，利用开关元件12漏电流极低的特性，可使得电源正常工作时，保护线路的损耗衰减变得极低，进一步增强浪涌抑制电路1的长期工作的稳定性和可靠性，延长使用寿命。第一稳压电路21和第二稳压电路22，利用二极管d的稳压特性，可以实现对钳位元件11和开关元件12上的电压精确分配，电感l和电容c可以增加稳压电路2的稳定性。当电路处于正常工作状态时，第一稳压电路21和第二稳压电路22提高了钳位元件11和开关元件12使用的稳定性和可靠性，从而使得电路能够长时间可靠的正常工作。

实施例四：

参照图5，为本发明公开的一种用于电源保护的防浪涌电路，与实施例一的区别在于：

第一稳压电路21包括串联的电阻器r、电容器c、电感器l和二极管d，其中二极管d设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。第二稳压电路22包括串联的电阻器r、电容器c、电感器l和二极管d，其中二极管d也可以设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。其中，电阻器r、电容器c、电感器l和二极管d均可设置有多个，以增加电路的稳定性。

本实施例的实施原理为：钳位元件11，mov或tvs将电压钳位到一个相对较低的电压水平，从而有效保护电子线路中的精密元器件免受损坏。而且，mov或tvs的钳位电压值设计为大于电源的正常工作电压，以免开关元件12损坏时钳位元件11单独不能耐受正常工作电压而造成整个保护线路的损坏，增加了线路的可靠性和安全性；同时钳位元件11能截断串联线路中的开关元件12的续流，降低了开关元件12因续流对其自身的损坏和对被保护电路的损坏。与钳位元件11串联的开关元件12，利用开关元件12的负阻特性，可有效提高浪涌抑制电路1的不动作电压，以及通过减小浪涌能量对被保护电路的冲击从而提高浪涌抑制电路1的保护效果，利用开关元件12漏电流极低的特性，可使得电源正常工作时，保护线路的损耗衰减变得极低，进一步增强浪涌抑制电路1的长期工作的稳定性和可靠性，延长使用寿命。第一稳压电路21和第二稳压电路22，利用二极管d的稳压特性，可以实现对钳位元件11和开关元件12上的电压精确分配，电容c、电感l和电阻r可以增加稳压电路2的稳定性。当电路处于正常工作状态时，第一稳压电路21和第二稳压电路22提高了钳位元件11和开关元件12使用的稳定性和可靠性，从而使得电路能够长时间可靠的正常工作。

实施例五：

参照图6，为本发明公开的一种用于电源保护的防浪涌电路，与实施例一的区别在于：

第一稳压电路21包括两个并联的支路，每一支路包括串联的电容器c、电感器l和二极管d，其中二极管d设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。第二稳压电路22包括两个并联的支路，每一支路包括串联的电容器c、电感器l和二极管d，其中二极管d也可以设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。其中，气路可设置有多个，且电容器c、电感器l和二极管d也可设置有多个。

本实施例的实施原理为：钳位元件11，mov或tvs将电压钳位到一个相对较低的电压水平，从而有效保护电子线路中的精密元器件免受损坏。而且，mov或tvs的钳位电压值设计为大于电源的正常工作电压，以免开关元件12损坏时钳位元件11单独不能耐受正常工作电压而造成整个保护线路的损坏，增加了线路的可靠性和安全性；同时钳位元件11能截断串联线路中的开关元件12的续流，降低了开关元件12因续流对其自身的损坏和对被保护电路的损坏。与钳位元件11串联的开关元件12，利用开关元件12的负阻特性，可有效提高浪涌抑制电路1的不动作电压，以及通过减小浪涌能量对被保护电路的冲击从而提高浪涌抑制电路1的保护效果，利用开关元件12漏电流极低的特性，可使得电源正常工作时，保护线路的损耗衰减变得极低，进一步增强浪涌抑制电路1的长期工作的稳定性和可靠性，延长使用寿命。第一稳压电路21和第二稳压电路22，利用二极管d的稳压特性，可以实现对钳位元件11和开关元件12上的电压精确分配。第一稳压电路21和第二稳压电路22中还可以包括多个支路，以及多个支路中还可以包括多个元器件。多个电阻器r有利于增加了电路的稳定性，多个电容器c、电感器l有利于增加有利于提高稳压电路2的稳定性。当电路处于正常工作状态时，第一稳压电路21和第二稳压电路22提高了钳位元件11和开关元件12使用的稳定性和可靠性，从而使得电路能够长时间可靠的正常工作。

实施例六：

参照图7，为本发明公开的一种用于电源保护的防浪涌电路，与实施例一的区别在于：

第一稳压电路21包括串联的电阻器r、电容器c和电感器l。第二稳压电路22包括串联的电阻器r、电感器l和二极管d，以及并联在电阻器r两端的电容器c，其中二极管d也可以设置为稳压二极管或瞬态抑制二极管tvs。其中，电阻器r、电容器c、电感器l和二极管d也可设置有多个。

本实施例的实施原理为：钳位元件11，mov或tvs将电压钳位到一个相对较低的电压水平，从而有效保护电子线路中的精密元器件免受损坏。而且，mov或tvs的钳位电压值设计为大于电源的正常工作电压，以免开关元件12损坏时钳位元件11单独不能耐受正常工作电压而造成整个保护线路的损坏，增加了线路的可靠性和安全性；同时钳位元件11能截断串联线路中的开关元件12的续流，降低了开关元件12因续流对其自身的损坏和对被保护电路的损坏。与钳位元件11串联的开关元件12，利用开关元件12的负阻特性，可有效提高浪涌抑制电路1的不动作电压，以及通过减小浪涌能量对被保护电路的冲击从而提高浪涌抑制电路1的保护效果，利用开关元件12漏电流极低的特性，可使得电源正常工作时，保护线路的损耗衰减变得极低，进一步增强浪涌抑制电路1的长期工作的稳定性和可靠性，延长使用寿命。第一稳压电路21，电阻、电容和电感的搭配实现对钳位元件11的稳压，第二稳压电路22，利用二极管d的稳压特性，实现对开关元件12上的电压精确分配；电感和电阻以及和电阻并联的电容，有利于提高第二稳压电路22的稳定性。当电路处于正常工作状态时，第一稳压电路21和第二稳压电路22提高了钳位元件11和开关元件12使用的稳定性和可靠性，从而使得电路能够长时间可靠的正常工作。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。