一种防雷电路的制作方法
【专利摘要】本发明属于防雷【技术领域】，提供了一种防雷电路。该防雷电路是在被保护设备的供电线路上串联雷电吸收与隔离电路，该雷电吸收与隔离电路包括对雷电流进行吸收的雷电吸收电路、以及对通过的电流进行选频滤波的雷电隔离电路，以使得工频信号或载波信号得以通过而阻止雷电流的传输，起到了防雷作用。相对于现有技术，该防雷电路不再依赖于接地网阻值与被保护设备的特性阻抗比例来分配雷电流的分流比例，防雷效果佳。此外，还可增加第一浪涌保护电路和第二浪涌保护电路来进一步强化防雷效果，且可大幅降低对接地网阻值的要求，即是说，可以使用具有很大阻值的接地网，从而大幅降低了接地网的建设成本，缩短了建设周期。
【专利说明】一种防雷电路
【技术领域】
[0001] 本发明属于防雷【技术领域】，尤其涉及一种防雷电路。
【背景技术】
[0002] 雷电灾害是国际公布的十种最严重的自然灾害中的一种。每年雷电灾害事故频 繁，涉及面广，对广大人民群众的生命财产安全构成严重威胁。特别是在微电子技术迅速发 展的今天，雷击放电不仅使雷击点建筑物和设备遭受破坏，并且由于雷击能量以电磁波辐 射和线路传播的形式迅速向四面八方扩散，可以使邻近众多的电子设备或输电线路同时遭 到破坏，因此，减少雷电灾害是现代防雷技术要实现的首要目标。
[0003] 为此，现有技术提供了一种防雷电路，其包括并联在被保护设备两端的浪涌保护 器以及一接地网。由于浪涌保护器具有过压瞬时短路的特性，在发生雷击而产生雷击电流 时，该防雷系统利用浪涌保护器将雷击电流引入到接地网中，从而实现雷击电荷的中和消 散，即相当于将被保护设备短路，以起到对被保护设备的被动保护作用。
[0004] 现有技术提供的该防雷电路中，接地网阻值取值越小越好，理论上的最优取值是0 欧姆。然而，实际的接地网阻值受到接地网建设环境和建设成本等诸多因素的影响而不可 能做到0欧姆。例如，在建设成本方面，需要建设很大很深的接地体、耗费非常多的钢材和 铜材、使用大量极具污染和腐蚀性的降阻剂等；在建设环境方面，高山、岩石、砂砾、盐碱地、 戈壁等地质环境制约着接地工程的建设。因此，当前对于防雷系统的接地网阻值标准定为 10欧姆。而由于接地网阻值无法实现0欧姆，则浪涌保护器无法使得被保护设备完全被短 路，则必然有一部分雷击电流会流过被保护设备，而被保护设备被损坏与否，完全依赖于被 保护设备自身的耐受能力。因此，现有技术提供的防雷电路的防雷效果差，导致使用该中防 雷电路的被保护设备依然有较高的雷击损坏率。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例的目的在于提供一种防雷电路，旨在解决现有技术提供的防雷电路 由于浪涌保护器无法将被保护设备完全被短路，使得雷击电流的一部分流过被保护设备， 防雷效果差的的问题。
[0006] 本发明实施例是这样实现的，一种防雷电路，所述防雷电路包括：
[0007] 雷电吸收与隔离电路，所述雷电吸收与隔离电路的输入端连接外部电源/信号 源，所述雷电吸收与隔离电路的输出端连接被保护设备，所述雷电吸收与隔离电路用于吸 收所述外部电源/信号源的输出电流中的部分雷电流，并对所述外部电源/信号源的输出 电流进行选频滤波，之后将工频电流或载波信号输出给所述被保护设备。
[0008] 本发明提出的防雷电路是在被保护设备的供电线路上串联雷电吸收与隔离电路， 该雷电吸收与隔离电路包括对雷电流进行吸收的雷电吸收电路、以及对通过的电流进行选 频滤波的雷电隔离电路，以使得工频信号或载波信号得以通过而阻止雷电流的传输，起到 了防雷作用。相对于现有技术，该防雷电路不再依赖于接地网阻值与被保护设备的特性阻 抗比例来分配雷电流的分流比例，防雷效果佳。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明实施例一提供的防雷电路与外部电源/信号源和被保护设备的连接 示意图；
[0010] 图2是图1中、雷电吸收与隔离电路的一种电路原理图；
[0011] 图3是图1中、雷电吸收与隔离电路的另一种电路原理图
[0012] 图4是图2和图3中、雷电吸收电路的电路图；
[0013] 图5是图2和图3中、雷电隔离电路的电路图；
[0014] 图6是本发明实施例二提供的防雷电路与外部电源/信号源和被保护设备的连接 示意图；
[0015] 图7是图6中、第一浪涌保护电路的电路图；
[0016] 图8本发明实施例三提供的防雷电路与外部电源/信号源和被保护设备的连接示 意图；
[0017] 图9是图8中、第二浪涌保护电路的电路图。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明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发明，并 不用于限定本发明。
[0019] 针对现有防雷电路存在的问题，本发明提出的防雷电路是在被保护设备的供电线 路上串联雷电吸收与隔离电路，该雷电吸收与隔离电路包括对雷电流进行吸收的雷电吸收 电路、以及对通过的电流进行选频滤波的雷电隔离电路。以下将结合实施例详细说明本发 明的实现方式：
[0020] 实施例一
[0021] 本发明实施例一提出了一种防雷电路，如图1所示，包括输入端连接外部电源/信 号源、输出端连接被保护设备的雷电吸收与隔离电路11，用于吸收外部电源/信号源的输 出电流中的部分雷电流，并对外部电源/信号源的输出电流进行选频滤波，之后将工频电 流或载波信号输出给被保护设备。
[0022] 在一种情况下，如图2所示，雷电吸收与隔离电路11包括：雷电吸收电路111，雷 电吸收电路111的输入端作为雷电吸收与隔离电路11的输入端，用于吸收外部电源/信号 源的输出电流中部分雷电流的浪涌能量，以消除外部电源/信号源的输出电流中雷电流浪 涌的波峰能量；雷电隔离电路112,雷电隔离电路112的输入端连接雷电吸收电路111的输 出端，雷电隔离电路112的输出端作为雷电吸收与隔离电路11的输出端，用于对雷电吸收 电路111输出的电流进行选频滤波，以阻止雷电流通过并将工频电流或载波信号输出给被 保护设备。
[0023] 在另一种情况下，如图3所示，雷电吸收与隔离电路11包括：雷电隔离电路112， 雷电隔离电路112的输入端作为雷电吸收与隔离电路11的输入端，用于对外部电源/信号 源的输出电流进行选频滤波，以阻止雷电流通过并输出工频电流或载波信号；雷电吸收电 路111，雷电吸收电路111的输入端连接雷电隔离电路112的输出端，雷电吸收电路111的 输出端作为雷电吸收与隔离电路11的输出端，用于吸收雷电隔离电路112输出的电流中雷 电流的浪涌能量，并将工频电流或载波信号输出给被保护设备。
[0024] 图4示出了图2和图3中、雷电吸收电路111的电路。
[0025] 详细地，雷电吸收电路111可以包括：共模电感L1，电容Cxi、电容Cx2。其中，共 模电感L1的第一输入端A1和第二输入端A2作为雷电吸收电路111的输入端，共模电感L1 的第一输出端B1和第二输出端B2作为雷电吸收电路111的输出端；电容Cxi并联在共模 电感L1的第一输入端A1和第二输入端A2之间，电容Cx2并联在共模电感L1的第一输出 端B1和第二输出端B2之间。
[0026] 本发明实施例一中，电容Cxi和/或电容Cx2既可以是耐受高压的独立电容器件， 也可以是共模电感L1产生的寄生电容。
[0027] 根据研究发现，雷电流能量频谱分布为高频，其能量主要集中在100Hz?ΙΟΟΚΗζ， 该频带能量占总能量的95%以上，其中ΙΚΗζ以上频带的能量占76%，而工频附近0?100Hz 的能量只占2. 3%。因此，本发明实施例一中，雷电吸收电路111具体是在ΙΚΗζ?ΙΟΟΚΗζ的 频带上实现对雷电流能量的吸收，其工作原理是：当雷电流以浪涌脉冲流过雷电吸收电路 111时，由于电容Cxi、电容Cx2、和共模电感L1均为储能元件，因而会起到吸收部分雷电流 浪涌能量的作用。
[0028] 图5示出了图2和图3中、雷电隔离电路112的电路。
[0029] 详细地，雷电隔离电路112可以包括：差模电感L2、差模电感L3、阻抗R1、阻抗R2、 电容Cx3、电容Cx4。其中，差模电感L2的第一端C1和差模电感L3的第一端C2共同作为 雷电隔离电路12的输入端，差模电感L2的第二端连接阻抗R1的第一端，差模电感L3的第 二端连接阻抗R2的第一端，阻抗R1的第二端D1和阻抗R2的第二端D2共同作为雷电隔离 电路112的输出端；阻抗R1的第二端通过电容Cx3接地，阻抗R2的第二端通过电容Cx4接 地。
[0030] 本发明实施例一中，电容Cx3既可以是耐受高压的独立电容器件，也可以是差模 电感L2产生的寄生电容，电容Cx4既可以是耐受高压的独立电容器件，也可以是差模电感 L3产生的寄生电容。阻抗R1既可以是的独立阻抗器件，也可以是差模电感L2产生的寄生 阻抗，阻抗R2既可以是的独立阻抗器件，也可以是差模电感L3产生的寄生阻抗。
[0031] 本发明实施例一中，雷电隔离电路112具体是在ΙΚΗζ?ΙΟΟΚΗζ的频带上实现对 雷电流的隔离。雷电隔离电路112与雷电吸收电路111结合后，能保证在0?100Hz的频 带和500KHz?10GHz的频带中只有少量衰减，一半是在0?100Hz的频带中存在0. ldB? 0. 5dB的衰减，在500KHz?10GHz的频带中存在0. ldB?0. 3dB的衰减。由于多数载波信 号的频带为1MHz?10GHz，因而可保证工频电流和载波信号的无损耗通过。
[0032] 本发明实施例一中，雷电隔离电路112为一选频电路，其工作原理是：当电流流过 雷电隔离电路112时，通过选频作用，使得工频电流频带和载波信号频带无阻碍通过，而在 雷电流频带内形成瞬态高阻抗，从而阻断了雷电流的传输。
[0033] 本发明实施例一提出的防雷电路是在被保护设备的供电线路上串联雷电吸收与 隔离电路，该雷电吸收与隔离电路包括对雷电流进行吸收的雷电吸收电路、以及对通过的 电流进行选频滤波的雷电隔离电路，以使得工频信号或载波信号得以通过而阻止雷电流的 传输，起到了防雷作用。相对于现有技术，该防雷电路不再依赖于接地网阻值与被保护设备 的特性阻抗比例来分配雷电流的分流比例，防雷效果佳。
[0034] 实施例二
[0035] 本发明实施例二提出了一种防雷电路，如图6所示。与实施例一所示不同，在实施 例二中，防雷电路还包括：第一浪涌保护电路12,第一浪涌保护电路12设置在外部电源/ 信号源和雷电吸收与隔离电路11之间，且第一浪涌保护电路12的输入端连接在被保护设 备供电线路上，用于提供外部电源/信号源的输出电流中、部分雷电流的泄放通路。
[0036] 进一步地，当外部电源/信号源为单相电源时，如图7所示，第一浪涌保护电路12 可以包括：压敏电阻RV1和放电管G1。其中，压敏电阻RV1的两端并联在外部电源/信号 源的火线和零线之间，放电管G1的一端连接零线，放电管G1的另一端接地。
[0037] 此时，防雷电路的工作原理是：外部电源/信号源输出的电流中的部分雷电流首 先通过第一浪涌保护电路12入地，剩余部分的雷电流进入后级的雷电吸收与隔离电路11。 由于雷电吸收与隔离电路11的作用，使得第一浪涌保护电路12快速导通，延长了第一浪涌 保护电路12的泄放时间，因而可泄放更多的雷电流能量。
[0038] 相对于实施例一，实施例二在雷电吸收与隔离电路11之前，还增加了第一浪涌保 护电路12,进一步强化了防雷保护的效果。
[0039] 实施例三
[0040] 本发明实施例三提出了一种防雷电路，如图8所示。与实施例二所示不同，在实施 例三中，防雷电路还包括：第二浪涌保护电路13,第二浪涌保护电路13设置在雷电吸收与 隔离电路11和被保护设备之间，且第二浪涌保护电路13的输入端连接在被保护设备供电 线路上，用于提供雷电吸收与隔离电路11输出的电流中、剩余雷电流的泄放通路。
[0041] 进一步地，当外部电源/信号源为单相电源时，如图9所示，第二浪涌保护电路13 可以包括：压敏电阻RV2和放电管G2。其中，压敏电阻RV2的两端并联在雷电吸收与隔离 电路11的两个输出端之间，放电管G2的一端连接零线，放电管G2的另一端接地。
[0042] 在经过了第一浪涌保护电路12和雷电吸收与隔离电路11后，虽然已削减了 98% 以上的雷电流，但接近工频频带的一部分电流能量仍旧有可能少量存在，因此增加第二浪 涌保护电路13对剩余的雷电流进行泄放。相对于实施例二，进一步增强了防雷效果，有效 保护了被保护设备免受雷电流的冲击。
[0043] 综上所述，本发明提出的防雷电路是在被保护设备的供电线路上串联雷电吸收与 隔离电路，该雷电吸收与隔离电路包括对雷电流进行吸收的雷电吸收电路、以及对通过的 电流进行选频滤波的雷电隔离电路，以使得工频信号或载波信号得以通过而阻止雷电流的 传输，起到了防雷作用。相对于现有技术，该防雷电路不再依赖于接地网阻值与被保护设备 的特性阻抗比例来分配雷电流的分流比例，防雷效果佳。此外，可增加第一浪涌保护电路 12和第二浪涌保护电路13来进一步强化防雷效果，且可大幅降低对接地网阻值的要求，即 是说，可以使用具有很大阻值的接地网，从而大幅降低了接地网的建设成本，缩短了建设周 期。
[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种防雷电路，其特征在于，所述防雷电路包括： 雷电吸收与隔离电路，所述雷电吸收与隔离电路的输入端连接外部电源/信号源，所 述雷电吸收与隔离电路的输出端连接被保护设备，所述雷电吸收与隔离电路用于吸收所述 外部电源/信号源的输出电流中的部分雷电流，并对所述外部电源/信号源的输出电流进 行选频滤波，之后将工频电流或载波信号输出给所述被保护设备。
2. 如权利要求1所述的防雷电路，其特征在于，所述雷电吸收与隔离电路包括： 雷电吸收电路，所述雷电吸收电路的输入端作为所述雷电吸收与隔离电路的输入端， 所述雷电吸收电路用于吸收所述外部电源/信号源的输出电流中部分雷电流的浪涌能量； 雷电隔离电路，所述雷电隔离电路的输入端连接所述雷电吸收电路的输出端，所述雷 电隔离电路的输出端作为所述雷电吸收与隔离电路的输出端，所述雷电隔离电路用于对通 过所述雷电吸收电路输出的电流进行选频滤波，以阻止雷电流通过并将工频电流或载波信 号输出给所述被保护设备。
3. 如权利要求1所述的防雷电路，其特征在于，所述雷电吸收与隔离电路包括： 雷电隔离电路，所述雷电隔离电路的输入端作为所述雷电吸收与隔离电路的输入端， 所述雷电隔离电路用于对外部电源/信号源的输出电流进行选频滤波，以阻止雷电流通过 并输出工频电流或载波信号； 雷电吸收电路，所述雷电吸收电路的输入端连接所述雷电隔离电路的输出端，所述雷 电吸收电路的输出端作为所述雷电吸收与隔离电路的输出端，所述雷电吸收电路用于吸收 所述雷电隔离电路输出的电流中雷电流的浪涌能量，并将所述工频电流或所述载波信号输 出给所述被保护设备。
4. 如权利要求2或3所述的防雷电路，其特征在于，所述雷电吸收电路包括：共模电感 L1，电容Cxi、电容Cx2 ; 所述共模电感L1的第一输入端和第二输入端作为所述雷电吸收电路的输入端，所述 共模电感L1的第一输出端和第二输出端作为所述雷电吸收电路的输出端；所述电容Cxi并 联在所述共模电感L1的第一输入端和第二输入端之间，所述电容Cx2并联在所述共模电感 L1的第一输出端和第二输出端之间。
5. 如权利要求4所述的防雷电路，其特征在于，所述电容Cxi和/或电容Cx2是所述共 模电感L1产生的寄生电容或独立电容器件。
6. 如权利要求2或3所述的防雷电路，其特征在于，所述雷电隔离电路包括：差模电感 L2、差模电感L3、阻抗R1、阻抗R2、电容Cx3、电容Cx4 ; 所述差模电感L2的第一端和所述差模电感L3的第一端共同作为所述雷电隔离电路的 输入端，所述差模电感L2的第二端连接所述阻抗R1的第一端，所述差模电感L3的第二端 连接所述阻抗R2的第一端，所述阻抗R1的第二端和所述阻抗R2的第二端共同作为所述雷 电隔离电路的输出端；所述阻抗R1的第二端通过所述电容Cx3接地，所述阻抗R2的第二端 通过所述电容Cx4接地。
7. 如权利要求6所述的防雷电路，其特征在于，所述电容Cx3是所述差模电感L2产生 的寄生电容或独立电容器件，所述电容Cx4是所述差模电感L3产生的寄生电容或独立电容 器件； 所述阻抗R1是所述差模电感L2产生的寄生阻抗或独立阻抗器件，所述阻抗R2是所述 差模电感L3产生的寄生阻抗或独立阻抗器件。
8. 如权利要求1所述的防雷电路，其特征在于，所述防雷电路还包括： 第一浪涌保护电路，所述第一浪涌保护电路设置在所述外部电源/信号源和所述雷电 吸收与隔离电路之间，且所述第一浪涌保护电路的输入端连接在所述被保护设备供电线路 上，所述第一浪涌保护电路用于提供所述外部电源/信号源的输出电流中部分雷电流的泄 放通路。
9. 如权利要求8所述的防雷电路，其特征在于，所述防雷电路还包括： 第二浪涌保护电路，所述第二浪涌保护电路设置在所述雷电吸收与隔离电路和所述 被保护设备之间，且所述第二浪涌保护电路的输入端连接在所述被保护设备供电线路上， 第二浪涌保护电路用于提供所述雷电吸收与隔离电路输出的电流中、剩余雷电流的泄放通 路。
10. 如权利要求8或9所述的防雷电路，其特征在于，所述外部电源/信号源为单相电 源，所述第一浪涌保护电路包括：压敏电阻RV1和放电管G1，所述压敏电阻RV1的两端并联 在所述外部电源/信号源的火线和零线之间，所述放电管G1的一端连接所述零线，所述放 电管G1的另一端接地； 所述第二浪涌保护电路包括：压敏电阻RV2和放电管G2,所述压敏电阻RV2的两端并 联在所述雷电吸收与隔离电路的两个输出端之间，所述放电管G2的一端连接零线，所述放 电管G2的另一端接地。
【文档编号】H02H9/04GK104218557SQ201310207449
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】牛会甫, 张庭炎 申请人:深圳远征技术有限公司