)。
[0052]控制开关7被安排成如下方式，当控制输入受传感器S标称提供的信号的电压(例如小于I伏特)和雷电信号的电压(例如750伏特)之间的中间电压的支配时，控制开关7是闭合的。应注意，开关7可在正或负雷电干扰上被触发。引起控制开关7的闭合的电压是例如200伏特。延迟电路8包括串联安装在控制开关7和分支开关6的控制输入之间的二极管9，伴有在二极管9的阴极与地M之间彼此并联安装的电容器10和电阻器11。延迟电路8被设计成在一秒的时间段期间保持分支开关6正常闭合，来确保雷电信号的所有电荷都能够经分值开关6流至地M。
[0053]在该例中，开关6和7是装在具有恒定受控压力的气体的空腔内的微机电系统。较佳的是，所涉及的气体是能够在上述200伏特的电压被电离的气体。开关6和7可由彼此并联和/或串联连接并由同一控制信号控制的多个MEMS开关来形成。这些开关中的每一个可由硅或其任何其他合金、结晶或以其他方式来制造(如SiC、Si3N4等)。在一更经济的版本中，开关也可由液晶聚合物(即“LCP”)来制成。
[0054]每个微机电系统包括形成所述控制输入的可移动触点20以及彼此分离并连接到要被打断的输电线的各区段之一的两个固定电极21、22，即控制开关的控制线路以及将直通线4连接到分支开关6的分支输出3.2的分支线路。可移动触点20面对固定电极21和22延伸，并由一可变形梁携载，所述可变形梁被安排成在由控制输入中存在的电压生成的静电力的作用下，从可移动触点与电极分离的位置移动到可移动触点20施加于电极的位置，即对于控制开关7的200伏特电压和对于分支开关6的电压U。可移动触点较佳地由厚的金(厚度为Iym或以上)在镍(厚度为3μπι或以上)上制成。
[0055]显然，如果在直通线4上不存在雷电信号，则开关6和7是打开的，来自传感器S的信号经直通线4传送到处理设备Τ。当雷电信号被传输到直通线4时，控制开关7闭合，使得分支开关6闭合，这种闭合维持大约I秒。雷电信号然后通过分支线路向地M放电。分支开关6的控制电路相对于雷电信号的周期尽可能地快(也就是说大约0.1ys)以及处理设备T的输入阻抗相对于分支线路的阻抗高(例如比率为1000000)，这是有利的。在开关6和7的情况下，所使用的制造技术和材料因此必须允许雷电信号所引起的攻击比雷电信号本身更为迅速地被考虑(至少比攻击周期快100倍)。该要求因此与本文所述的开关的特性一致。
[0056]根据本发明的组件I还包括以12示意示出的用于检测分支电路5的工作状态的电路。
[0057]检测电路12包括一种已知类型的用于分别在高电压和低电压下验证开关6和7的正确闭合以及在开关6和7的闭合状态下开关6和7中的电荷流的装置。检测器件包括连接到要被保护的处理设备T的输入/输出链路13。
[0058]响应于由处理设备T经输入/输出链路13发送到检测电路12的请求，使检测电路12工作。检测电路12被安排成在该例中与处理设备T隔离，以及执行对闭合和导通的验证。当这些验证已被执行时，检测电路12重新连接到处理设备T并向后者发送表示开关6和7的工作状态的信号。
[0059]在该例中，检测电路12包括:
[0060]?高达IA的直流电的发生器，
[0061]?高电压发生器，以及
[0062]籲用于测量电压u的存在以及开关6的阻抗值的AC/DC转换器。
[0063]电压发生器使得开关7能够在其控制期间工作。对正确工作的验证是通过验证在开关7闭合时在开关7的下游实际测得电压u来执行的。这种可调节的发生器仅仅是在晶体管、二极管和无源组件的基础上设计的。这使得能够根据时间来测量开关7的触发阈值，使得系统能够检查开关的可服务性。
[0064]电流发生器使得在开关6的导通状态下的阻抗(Ron)能被测量。在打开状态下该开关的隔离是由上述的高电压发生器的一小部分来检查的。
[0065]在一变型中，可能使用其他类型的开关，特别是对于开关7，尤其是如图5所示的一种开关，该开关包括两个电极31和32，这两个电极位于密封外壳内且被包含在外壳中的且填充延伸在两个电极31、32之间的自由空间33的混合气体彼此分隔。电极31、32以如下方式各自连接到要被打断的输电线的一部分，即在由于施加超过预定阈值的电压而引起的击穿(雪崩)的影响下开关闭合，该预定阈值介于设备的标称电源电压和雷电电压之间。在该例中，预定阈值等于雷电信号的预期电压的三分之一。电极中的至少一个较佳地具有有受控粗糙度以及抛光的特定表面，尤其包括镍(厚度为3μπι或以上)和金(厚度为Iym或以上)。在该例中，电极31、32的相对表面是起皱的。
[0066]在该例中的气体是可以为氩、空气或这些的任何组合的气体。
[0067]在开关7的情况下，高触发电压的值被如下表达:
[0068]Vb = [b*p*d] / [Ln (A*p*d) - Ln (Ln (1+1/ δ se))]
[0069]其中Vb是势皇，
[0070]a和b是取决于气体的常数，
[0071]P是空腔中的气压，
[0072]d是电极间距离，以及
[0073]δ se是电子发射系数(表面性质)。
[0074]根据帕邢(Paschen)曲线，对于乘积P*d可能以lE、ar.cm实现5Ε3数量级的相当低的击穿电平，这与MEMS技术兼容。最小电平也可从空气中的326V改变为氩中的195V以及掺杂钠的氩中的95V。最终，MEMS技术使得电极的表面状态能够被修改以便向下调节击穿电压。
[0075]在常规固体绝缘材料中，击穿的简单动作很快造成对材料的损坏(局部放电)并最终导致势皇的完全破裂。使用气体的优点是如果需要的话雪崩现象是完全可逆的，且当电压落于气体的电离化阈值之下时势皇被重新形成(自动重新生成)。
[0076]同样在该变型中，提供串联和并联安装的多个开关来在全部这些开关之间散布雷电信号的电流是有用的，从而限制了每个开关上的压力。
[0077]显然，本发明不限于上述实施例，而是包含落在由权利要求所定义的发明范围内的全部变型。
[0078]具体来说，组件可包括不同类型的开关或相同类型的开关。
[0079]控制电路可与所描述的电路不同。
[0080]不同于控制开关的用于控制分支开关的装置将是可行的。
【主权项】
1.一种防雷电组件，包括能够传输雷电信号的至少一个主输入(2.1)、用于连接到要防雷电信号的设备(T)的至少一个主输出(3.1)、用于连接到耗散电路(M)的分支输出(3.2)、将所述主输入连接到所述主输出的直通线(4)、以及设置在所述直通线与所述分支输出之间且装备有至少一个分支开关(6)的分支电路(5)，所述分支开关具有打开状态和闭合状态，在打开状态中所述分支输出与所述直通线隔离，而在闭合状态中所述雷电信号从所述直通线向所述分支输出传导。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，包括用于检测所述分支电路(5)的工作状态的电路(12)，所述检测电路包括用于验证所述分支开关￠)的正确闭合以及所述分支开关(6)中的电荷流的装置。
3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述检测电路(12)包括用于连接到要被保护的所述设备(T)的输入/输出链路(13)。
4.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述分支电路(5)包括控制线路，所述控制线路位于用于连接到低电压电源(U)的次级输入(2.2)与所述分支开关(6)的控制输入之间，所述控制线路装备有具有连接到所述直通线的高压控制输入的控制开关(7)。
5.如权利要求4所述的组件，其特征在于，所述控制开关(7)经延迟电路(8)被连接到所述分支开关￠)的控制输入，所述延迟电路被安排成将所述分支开关闭合达预定时间段。
6.如权利要求1所述的组件，其特征在于，开关(6，7)中的至少一个是装在具有恒定受控压力的气体的空腔内的微机电系统。
7.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述微机电系统包括形成所述控制输入的移动触点(20)以及两个固定电极(21，22)，所述移动触点被安排成在由所述控制输入中存在的电压生成的静电力的作用下从与所述电极分离的位置移动到与所述电极接触的位置。
8.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述气体是能由小于所述雷电信号的电压的电压电离的气体。
9.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述开关(6，7)包括以如下方式被置于包含可电离化的气体的密封外壳中且彼此由所述气体分隔的两个电极，即所述开关被由于施加超过预定阈值的电压而造成的击穿闭合，所述预定阈值介于所述设备的标称电源电压和雷电电压之间。
10.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述气体包括氩、空气或这些气体的任何组合。
11.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述电极的相对表面是起皱的。
12.如前述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，包括串联和/或并联安装的多个开关。
【专利摘要】一种防雷电组件，包括能够传输雷电信号的至少一个主输入(2.1)、用于连接到要防雷电信号的设备(T)的至少一个主输出(3.1)、用于连接到耗散电路(M)的分支输出(3.2)、将所述主输入连接到所述主输出的直通线(4)、以及设置在所述直通线与所述分支输出之间且装备有至少一个分支开关(6)的分支电路(5)，所述分支开关具有打开状态和闭合状态，在打开状态中所述分支输出与所述直通线隔离，而在闭合状态中所述雷电信号从所述直通线向所述分支输出传导。
【IPC分类】H02H9-04
【公开号】CN104769800
【申请号】CN201380058104
【发明人】E·贝利, J－C·利欧
【申请人】萨甘安全防护公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2013年11月5日
【公告号】EP2917988A1, WO2014072300A1