专利名称：视频监控雷电防护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及视频监控设备雷电防护技术，尤其是一种视频监控雷电防护器。
技术背景随着人们安全意识的加强，视频监控设备在各行各业的应用也越来越普及。在实际应用 中，视频监控设备的连接电缆纵横交错并由户内连接至户外，所以由雷电引起的电磁脉冲会 在视频监控设备的连接电缆上感应瞬时过电压，加上视频监控设备接口和电路的绝缘强度一 般比较低，耐受过电压与过电流的能力较差，很容易受到瞬时过电压的损害，引起视频监控 设备的致命损坏，维修费用极高甚至整个设备报废，经济损失惨重。为了保证视频监控设备 的安全可靠运行，必须对视频监控设备接口采取过电压防护措施。现有视频监控设备的过电压防护方法有以下两种-一在视频监控设备的视频信号接口处、控制信号接口处安装有防雷保护器。保护器内 采用一级气体放电管保护电路进行差、共模过电压保护，其缺点是气体放电管响应时间比较 慢，在动作时产生的殘压比较高，不能可靠地保护后面的视频监控设备。设备的电源部分没有安装防雷保护器，同样容易引起设备的损坏。二在视频监控设备的视频信号接口、控制信号接口、电源处安装有防雷保护器。保护 器内电路技术特点如下1. 控制部分采用一级气体放电管保护电路进行共、差模过电压保护，其缺点如一所述。2. 视频部分采用一级气体放电管或TVS管进行共、差模过电压保护；气体放电管的缺 点如一所述，TVS管的缺点是耐受雷电的冲击通流容量(即所能承受的最大过电流)较低，但如采用通流容量更大的TVS管电路，相应地其结电容也会增大，则会影响视频信号的传输质量。3. 电源部分采用一级氧化锌保护电路对L、N进行差模过电压保护，其缺点是当存在L、 N共模过电压时电路不能有效进行保护，容易引起设备损坏；当过电压发生时氧化 锌保护电路没有发热脱扣装置，容易导致氧化锌发热起火，引发安全事故。保护电
路没有电源工作状态指示，给防雷产品的维护造成不便。 实用新型内容本实用新型要解决现有的视频监控设备雷电防护效果较差及影响信号传输质量的问题， 提供一种带感应关断线路通道功能和带电源工作状态指示功能的视频监控雷电防护器，用于 视频监控设备中的电源接口、视频信号接口、控制信号接口的雷电防护器。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种视频监控雷电防护器，在视频信号、控制信号输入端与相应的视频信号输出端、控制信号输出端之间至少设有两级保护电路和一级电子开关电路，其中第一级保护电路设在所述视频信号、控制信号输入端处，第一级保护电路的后面依次串接有第二级保护电路和电子开关电路；通过上述两级保护电路和电子开关电路的三重保护，实现了对视频信号、控制信号接口共模、差模的有效保护及强过电压的关断保护，同时还最大程度降低了信号线之间的电容值，从而不会对信号传输质量造成影响。在电源输入输出端之间接有氧化锌压敏电阻共模、差模电源保护电路和电子开关电路，实现对电源接口的共模、差模保护和强过电压的关断保护。在电源保护电路中还包括有电源通电指示电路、电源保护电路劣化指示电路、电源接地指示电路、电容滤波电路。本实用新型所述的第二级保护电路中可采用四个快恢复二极管组成整流桥，整流桥的输入端接信号接口，输出端并联接有TVS管，对信号接口实行差模保护，同时由于TVS管串联有快恢复二极管，降低了保护电路的结电容，减少了对信号传输的影响；第二级保护电路中也可采用在整流桥的输出端并联由二个TVS管串联，串联的TVS管的中间接地的保护电路；第二级保护电路中还可以采用在整流桥输出端并联有TVS管，同时整流桥的正负输出端各反相对地并联一个快恢复二极管，对信号接口实行共模、差模保护。本实用新型所述的第一级保护电路中可以采用对信号接口的共模、差模保护的一个三极 气体放电管或三个二极气体放电管来实行对信号接口的共模、差模保护，采用的气体放电管 放电电压大于第二级TVS管的击穿电压。第一级保护电路与第二级保护电路之间串联有功率 限流元件，限流元件可以是电阻、PPTC、电感或由二个以上的电阻、PPTC、电感串联而成 的电阻组、PPTC组、电感组；第一级保护电路的启动电压高于第二级保护电路的启动电压。本实用新型所述的电源保护电路中可以采用两个氧化锌压敏电阻并接在L、 N线与接地
线之间，另一个氧化锌压敏电阻并接在L、 N线间，每个氧化锌压敏电阻通道串接有温度保险丝，形成电源接口的共模、差模保护电路。电源保护电路中也可以采用两个氧化锌压敏电阻串联后并接在L、 N之间，串联的氧化锌压敏电阻中间接气体放电管，放电管的另一端接 地，每个氧化锌压敏电阻通道串接有温度保险丝，形成电源接口的共模、差模保护电路。所 述的电源保护电路中还可以采用两个氧化锌压敏电阻并接在L、 N线与地之间，氧化锌压敏 电阻两端串联有温度保险丝和气体放电管，另一个氧化锌压敏电阻串联温度保险丝后并接在 L、 N之间，形成电源接口的共模、差模保护电路。在上述电源接口保护电路中，氧化锌压敏电阻也可采用两个或两个以上并联的方法加大 保护电路的通流能力。电源接口保护电路中的电源通电指示电路、电源保护电路劣化指示电 路、电源接地指示电路用以指示电源的通断情况、指示电源保护电路的劣化损坏情况、指示 电源的接地正常情况。在电源保护电路中还增加了电容共模、差模滤波电路，以提高电源的 供电质量。本实用新型有益的效果是本实用新型同时采用由气体放电管、TVS管保护电路、电源过电压保护电路电子开关保护电路组成的过电压保护电路，解决了现有视频监控设备防雷效 果较差和影响信号传输质量等问题，可有效防止雷电感应引起的瞬时共模和差模过电压、过 电流和雷电感应电磁脉冲超过雷电防护器的额定保护值对视频监控设备造成的损坏。在不影 响信号传输质量的前提下，本实用新型的防雷保护器使视频监控设备的视频信号接口、控制信号接口能够承受高达10KA(8/20ns波形)的雷电冲击电流，电源接口能够承受高达20KA (8/20us波形)的雷电冲击电流，极大地提高了视频监控设备的抗雷击能力，降低了视频监 控设备的损坏率，降低了设备维护成本。
图1是本实用新型的电路连接方框示意图； 图2是本实用新型控制信号部分的电路原理连接示意图； 图3是本实用新型视频信号部分的电路原理连接示意图； 图4是本实用新型电源部分的电路原理连接示意图；具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如图1所示，这种视频监控雷电防护器，在视频信号、控制信号输入端与相应的视频信号输出端、控制信号输出端之间至少设有两级保护电路和一级电子开关电路，其中第一级保护电路设在所述视频信号、控制信号输入端处，第一级保护电路的后面依次串接有第二级保护电路和电子开关电路；通过上述两级保护电路和电子开关电路的三重保护，实现了对视频信号、控制信号接口共模、差模的有效保护及强过电压的关断保护，同时还最大程度降低了信号线之间的电容值，从而不会对信号传输质量造成影响。在电源输入输出端之间接有氧化锌压敏电阻共模、差模电源保护电路和电子开关电路，实现对电源接口的共模、差模保护和强过电压的关断保护。在电源保护电路中还包括有电源通电指示电路、电源保护电路劣化指示电路、电源接地指示电路、电容滤波电路。本实用新型所述的第二级保护电路中可采用四个快恢复二极管组成整流桥，整流桥的输入端接信号接口，输出端并联接有TVS管，对信号接口实行差模保护，同时由于TVS管串联有快恢复二极管，降低了保护电路的结电容，减少了对信号传输的影响第二级保护电路中也可采用在整流桥的输出端并联由二个TVS管串联，串联的TVS管的中间接地的保护电路；第二级保护电路中还可以采用在整流桥输出端并联有TVS管，同时整流桥的正负输出端各反相对地并联一个快恢复二极管，对信号接口实行共模、差模保护。本实用新型所述的第一级保护电路中可以采用对信号接口的共模、差模保护的一个三极 气体放电管或三个二极气体放电管来实行对信号接口的共模、差模保护，采用的气体放电管 放电电压大于第二级TVS管的击穿电压。第一级保护电路与第二级保护电路之间串联有功率 限流元件，限流元件可以是电阻、PPTC、电感或由二个以上的电阻、PPTC、电感串联而成 的电阻组、PPTC组、电感组；第一级保护电路的启动电压高于第二级保护电路的启动电压。本实用新型所述的电源保护电路中可以采用两个氧化锌压敏电阻并接在L、 N线与接地 线之间，另一个氧化锌压敏电阻并接在L、 N线间，每个氧化锌压敏电阻通道串接有温度保 险丝，形成电源接口的共模、差模保护电路。电源保护电路中也可以釆用两个氧化锌压敏电 阻串联后并接在L、 N之间，串联的氧化锌压敏电阻中间接气体放电管，放电管的另一端接 地，每个氧化锌压敏电阻通道串接有温度保险丝，形成电源接口的共模、差模保护电路。所 述的电源保护电路中还可以采用两个氧化锌压敏电阻并接在L、 N线与地之间，氧化锌压敏
电阻两端串联有温度保险丝和气体放电管，另一个氧化锌压敏电阻串联温度保险丝后并接在 L、 N之间，形成电源接口的共模、差模保护电路。在上述电源接口保护电路中，氧化锌压敏电阻也可采用两个或两个以上并联的方法加大 保护电路的通流能力。电源接口保护电路中的电源通电指示电路、电源保护电路劣化指示电 路、电源接地指示电路用以指示电源的通断情况、指示电源保护电路的劣化损坏情况、指示 电源的接地正常情况。在电源保护电路中还增加了电容共模、差模滤波电路，以提高电源的 供电质量。在本实用新型所述的电子开关保护电路中，采用由CPU中央处理器集中控制，处理来 自感应电路的过电压感应信号，根据感应信号的强度决定启动电子开关电路，关断视频信号、 控制信号、电源的线路通道，防止强过电压在超过了前级保护电路的作用时，通过线路进入 视频监控设备而损坏设备。感应电路安装在雷电防护器的接地线端口，当雷电感应电磁脉冲 强度超过了雷电防护器的额定保护值，感应电路通过隔离转换后触发CPU工作，电子开关 电路动作并切断了雷电感应电磁脉冲的通道，安全有效地保护了视频监控设备。在本实用新型所述的信号接口保护电路中，当输入侧引入的瞬时过电压经信号线路到达 保护电路时，由于气体放电管具有较高的启动电压和较长的响应时间，并没有立即启动放电； 在气体放电管启动前，第二级保护电路首先将过电压箝位并流过击穿电流，随着该电流的增 大，流过功率限流元件两端的压降升高，升高的压降施加在气体放电管两端，在达到气体放 电管启动电压时，气体放电管启动放电，将大电流安全地泄放至大地，起到限制过电压的作 用；对功率限流元件和TVS管保护电路起到保护作用，同时安全地保护了信号接口。在本实用新型所述的电源接口保护电路中，接线正常后，电源通电指示电路中的绿色 LED即发亮，表示电源正常；同时接地指示电路中的黄色LED也发亮，表示接地正常；当 输入侧引入的瞬时过电压经电源线到达保护电路时，在过电压达到氧化锌压敏电阻或和气体 放电管的启动电压时，氧化锌压敏电阻或和气体放电管击穿放电，将过电压大电流经由接地 通道安全地泄放至大地。如果过电压能量较大，引起氧化锌压敏电阻发热，当发热量的温度 超过了温度保险丝的熔断温度，温度保险丝熔断，同时劣化指示电路中的红色LED发亮， 表示保护电路己失效，需及时进行维护或更换。 1. 控制信号部分雷电防护工作原理(如图2所示)组成说明Jl、 J2为控制信号接口的输入、输出接线端子；G为陶瓷气体放电管，组成第一级共模、差模保护电路；Rl、 R2为金属膜限流电阻；D1-D4为快恢复二极管，共同组成 桥式整流器；TVS为瞬态抑制二极管D5、 D6为快恢复二极管；Dl-D6与TVS组成第二级共 模、差模保护电路。工作原理本电路雷电瞬时过电压防护措施采用的是双重精细保护方式，即第一级防护 电路(粗保护电路)和第二级防护电路(细保护电路)。当雷击发生时，感应瞬时浪涌过电 压经输入端(IN端)的l-2端流入，由C气体放电管对浪涌过电压进行共模、差模保护， 释放掉大部分的浪涌过电压能量。此时过屯压被大大削弱到约500V左右，在经过电阻Rl、 R2限流，TVS管与Dl-D6组成的共模、差模细保护电路二次限压后，将经过气体放电管放 电后的较小的浪涌过电压能量再次释放，此时输出到输出端(OUT端)的电压被钳位在18V左右，从而实现了对信号设备的保护。由于陶瓷气体放电管G具有较高的启动电压和较长的响应时间，当初期引入的瞬时过电 压不足以启动陶瓷气体放电管保护电路时，陶瓷气体放电管没有立即启动放电；在陶瓷气体 放电管启动前，Dl-D6与TVS组成的第二级保护电路首先将瞬时过电压箝位并流过击穿电流， 随着该电流的增大，流过功率限流电阻R1、 R2元件两端的压降升高，升高的压降施加在气 体放电管两端，在达到气体放电管启动电压时，气体放电管启动放电，将大电流安全地泄放 至大地，起到限制过电压的作用；对功率限流元件和TVS管保护电路起到保护作用，同时安全地保护了信号接口设备。图中采用了D1-D4四个快恢复二极管组成整流桥，整流桥的输入端接信号接口，输出端 并联接有TVS管，由于TVS管串联有快恢复二极管，降低了保护电路的结电容，减少了对 信号传输的影响。2. 视频信号部分雷电防护工作原理(如图3所示)组成说明BNC1、 BNC2为视频信号接I]的输入、输出端子；G为陶瓷气体放电管，组成 第一级共模、差模保护电路；Rl为金属膜限流电阻；D1-D4为快恢复二极管，共同组成桥式 整流器；TVS为瞬态抑制二极管；D5、 D6为快恢复二极管；Dl-D6与TVS组成第二级共模、
差模保护电路。工作原理本电路雷电瞬时过电压防护措施采用的是双重精细保护方式，即第--邻防护 电路(粗保护电路)和第二级防护电路(细保护电路)。当雷击发生时，感应瞬时浪涌过电 压经输入端(IN端)端流入，由G气体放电管对浪涌过电压进行共模、差模保护，释放掉 大部分的浪涌过电压能量。此时过电压被大大削弱到约500V左右，在经过电阻Rl限流， TVS管与Dl-D6组成的共模、差模细保护电路二次限压后，将经过气体放电管放电后的较小 的浪涌过电压能量再次释放，此时输出到输出端(OUT端)的电压被钳位在15V左右，从而 实现了对信号设备的保护。由于陶瓷气体放电管G具有较高的启动电压和较长的响应时间，当初期引入的瞬时过电 压不足以启动陶瓷气体放电管保护电路时，陶瓷气体放电管没有立即启动放电；在陶瓷气体 放电管启动前，Dl-D6与TVS组成的第二级保护电路首先将瞬时过电压箝位并流过击穿电流， 随着该电流的增大，流过功率限流电阻Rl元件两端的压降升高，升高的压降施加在气体放 电管两端，在达到气体放电管启动电压时，气体放电管启动放电，将大电流安全地泄放至大 地，起到限制过电压的作用；对功率限流元件和TVS管保护电路起到保护作用，同时安全地 保护了信号接口设备。图中采用了D1-D4四个快恢复二极管组成整流桥，整流桥的输入端接信号接口，输出端 并联接有TVS管，由于TVS管串联有快恢复二极管，降低了保护电路的结电容，减少了对 信号传输的影响。3.电源部分雷电防护工作原理(如图4所示)组成说明Jl、 J2为电源接口的输入、输出接线端子；Cl、 C2、 C3为安规电容，组成 电容共模、差模滤波网络，用于滤除电源中的杂波干扰TB1、 TB2为温度保险丝，紧贴着氧 化锌压敏电阻安装；M0V卜M0V4为高容量氧化锌压敏电阻，且M0V1与M0V2、 M0V3与M0V4为 并联安装，以增大雷电防护的通流容量；G为陶瓷气体放电管，其与TB1、 TB2及M0V1-M0V4 共同组成电源部分雷电瞬时过电压防护电路；Rl、 R2为限流电阻；VD为桥式整流器；Dl、 D3为保护二极管；D2为整流二极管；VD、 Rl、 Dl、 LED-G组成电源指示及失效指示电路；R2、D2、 D3组成LED-Y组成接地指示电路。工作原理本电路瞬时过电压防护措施采用的是共模、差模保护方式。当雷击发生时， 感应瞬时浪涌过电压经电源输入端的L线(IN端)到达保护电路时，在浪涌过电压达到氧化 锌压敏电阻的压敏电压和气体放电管的启动电压时，压敏电阻的电阻值随电压的增高急速下 降，压敏电阻内部通过很大的电流，同时气体放电管也启动放电，立即将浪涌过电压限制到 一定的值，将浪涌过电压大电流经由接地通道安全地泄放至大地，从而保护了输出端的设备。 当浪涌过电压能量较大，引起氧化锌压敏电阻发热，当发热温度达到了与之紧贴的温度保险 丝的熔断温度时，温度保险丝熔断，同时劣化指示电路中的指示灯LED-Y熄灭，表示防雷 电路有故障。由于氧化锌压敏电阻比陶瓷气体放电管的响应时间快。当瞬时过电压来临且气体放电管 还没启动放电前，瞬时过电压通过M0V3与M0V4对N线释放部分过电压电流，随着时间的延 迟，在瞬时过电压达到气体放电管启动电压时，气体放电管启动放电，将过电压大电流安全 地泄放至大地，起到限制浪涌过电压的作用。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成 的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1、 一种视频监控雷电防护器，其特征是在视频信号、控制信号输入端与相应的视频 信号输出端、控制信号输出端之间至少设有两级保护电路和一级电子开关电路，其中第一级 保护电路设在所述视频信号、控制信号输入端处，第一级保护电路的后面依次串接有第二级 保护电路和电子开关电路；在电源输入输出端之间接有氧化锌压敏电阻共模、差模电源保护 电路和电子开关电路。
2、 根据权利要求1所述的视频监控雷电防护器，其特征在于所述的第二级保护电路中采用四个快恢复二极管组成整流桥，整流桥的输入端接信号接口，输出端并联接有TVS管。
3、 根据权利要求1所述的视频监控雷电防护器，其特征在于所述的第二级保护电路中采用在整流桥的输出端并联由二个TVS管串联，串联的TVS管的中间接地的保护电路。
4、 根据权利要求1所述的视频监控雷电防护器，其特征在于所述的第二级保护电路中采用在整流桥输出端并联有TVS管，同时整流桥的正负输出端各反相对地并联一个快恢复二极管。
5、 根据权利要求1或2或3或4所述的视频监控雷电防护器，其特征在于所述的第 一级保护电路中采用对信号接口的共模、差模保护的一个三极气体放电管或三个二极气体放 电管，采用的气体放电管放电电压大于第二级TVS管的击穿电压。
6、 根据权利要求1或2或3或4所述的视频监控雷电防护器，其特征在于所述的第 一级保护电路与第二级保护电路之间串联有功率限流元件，第一级保护电路的启动电压高于 第二级保护电路的启动电压。
7、 根据权利要求1所述的视频监控雷电防护器，其特征在于所述的电源保护电路中采用两个氧化锌压敏电阻并接在L、 N线与接地线之间，另一个氧化锌压敏电阻并接在L、 N 线间，每个氧化锌压敏电阻通道串接有温度保险丝，形成电源接口的共模、差模保护电路。
8、 根据权利要求1所述的视频监控雷电防护器，其特征在于所述的电源保护电路中 采用两个氧化锌压敏电阻串联后并接在L、 N之间，串联的氧化锌压敏电阻中间接气体放电 管，放电管的另一端接地，每个氧化锌压敏电阻通道串接有温度保险丝，形成电源接口的共 模、差模保护电路。
9、根据权利要求1所述的视频监控雷电防护器，其特征在于所述的电源保护电路中 采用两个氧化锌压敏电阻并接在L、 N线与地之间，氧化锌压敏电阻两端串联有温度保险丝 和气体放电管，另一个氧化锌压敏电阻串联温度保险丝后并接在L、 N之间，形成电源接口 的共模、差模保护电路。
专利摘要本实用新型涉及一种视频监控雷电防护器，在视频信号、控制信号输入端与相应的视频信号输出端、控制信号输出端之间至少设有两级保护电路和一级电子开关电路，其中第一级保护电路设在所述视频信号、控制信号输入端处，第一级保护电路的后面依次串接有第二级保护电路和电子开关电路；在电源输入输出端之间接有氧化锌压敏电阻共模、差模电源保护电路和电子开关电路。本实用新型有益的效果是解决了现有视频监控设备防雷效果较差和影响信号传输质量等问题，可有效防止雷电感应引起的瞬时共模和差模过电压、过电流和雷电感应电磁脉冲超过雷电防护器的额定保护值对视频监控设备造成的损坏。在不影响信号传输质量的前提下，极大地提高了视频监控设备的抗雷击能力，降低了视频监控设备的损坏率，降低了设备维护成本。
文档编号H04N7/18GK201039374SQ200720107790
公开日2008年3月19日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者忆 罗 申请人:忆 罗