在雷雨天氣,經(jīng)常會出現(xiàn)電源跳電或電源系統(tǒng)損壞等現(xiàn)象,甚至雷電流通過開關電源系統(tǒng)直接導致電源設備損壞,面對這些問題,怎么做才能有效的預防這些事情發(fā)生呢?東莞小耳朵高度重視電源防雷設計,針對開關電源防雷設計問題,我們提供了以下解決方案。。。
1共模電感&差模電感
雷電流的入侵首先表現(xiàn)為過電壓,當存在泄放通道時,產(chǎn)生雷電流。不論是由于直擊雷產(chǎn)生的線路來波,抑或電磁感應的過電壓均是如此。過電壓有共模過電壓和差模過電壓兩種類型
共模與差模過電壓、過電流
由于寄生電容的廣泛存在,雷電過電壓擊穿空氣或在常壓下絕緣的器件,形成強大的雷電流,造成設備損壞。
為了抑制雷電的影響,應在雷電能量進入設備前將能量泄放至大地。對于共模過電壓,應在輸入電纜與防雷地之間安裝防雷器件(或稱防雷片);對于差模過電壓,應在輸入電纜火線和零線之間安裝防雷器件。由于雷電流是屬于浪涌電流,防雷器件是一種浪涌抑制保護器件(Surge Protection Device),簡稱SPD。
STD-POE5203-10標準POE交換機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
2壓敏電阻
壓敏電阻為限壓型器件,當兩端施加工作電壓時阻值很高,漏電流為μA級。隨著端電壓升高,壓敏電阻阻值降低,端電壓超過一定值后阻值急劇降低,漏電流可高達20~40KA,形成雷電泄放通道。當電壓降低至工作電壓后,壓敏電阻的漏電流迅速減小,恢復原來狀態(tài)。
常用壓敏電阻特性
直流開關電源常用的壓敏電阻主要參數(shù)如下:
Uc:持續(xù)工作交流電壓,一般為385V。
U1mA:標稱電壓,指漏電流達到1mA時施加的端電壓,一般為630V。
UP:殘壓,指通過壓敏電阻泄放限壓后兩端電壓,一般為1500V。
In:額定通流能力,能在額定通流能力內(nèi)泄放多次雷電流,一般為20KA。
Imax:通流能力,能泄放1次,一般為40KA,泄放后,壓敏電阻可能損壞。
此外,壓敏電阻的響應時間也很關鍵,一般響應時間為10~100ns。
常用壓敏電阻特性:
隨著工作時間的增加,尤其是多次泄放雷電流,壓敏電阻漏電流逐漸增大。如果施加標稱電壓U1mA的90%電壓時漏電流就達到1mA,就認為壓敏電阻性能達不到要求,需要更換。基于此,可以比較容易地檢測壓敏電阻性能。
與防雷器有關的行業(yè)標準、國際標準有很多,目前并未統(tǒng)一,一般要求壓敏電阻能耐受In電流正反各沖擊5次,耐受Imax電流正負各沖擊一次,10%In電流沖擊100次。壓敏電阻失效時,表現(xiàn)為短路,窗口由綠變紅;偶爾也會因為壓敏電阻爆炸斷裂,表現(xiàn)為開路。
STD-K8L室外防水電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
3氣體放電管
氣體放電管為開關型器件,主要由電極及電極之間的氣隙組成。當氣體放電管兩端施加的電壓小于促發(fā)電壓時,氣體放電管為斷路狀態(tài),基本無漏電流。當電壓高于促發(fā)電壓時,氣隙被擊穿,可認為短路。促發(fā)電壓與氣體放電管種類有關,并且有一定的光敏效應,即在有光和無光的情況下偏差較大。直流開關電源常用的氣體放電管長期耐受工作電壓為255V,促發(fā)電壓為400V左右。當兩端的電壓下降至工作電壓以內(nèi)時,氣隙不能滅弧,繼續(xù)有電流通過,這就是氣體放電管的續(xù)流問題。氣體放電管的滅弧電壓很低,一般為20~50V,因此不能安裝在火線與零線、火線與地線之間。
常用氣體放電管特性
氣體放電管主要參數(shù)與壓敏電阻類似,如UC、UP、In、Imax等。氣體放電管失效時,表現(xiàn)為開路,偶爾可能因為氣體放電管變形造成短路。
氣體放電管和壓敏電阻組合構(gòu)成的抑制電路.上圖是氣體放電管和壓敏電阻組合構(gòu)成的浪涌抑制電路。由于壓敏電阻有一致命缺點:具有不穩(wěn)定的漏電流,性能較差的壓敏電阻使用一段時間后,因漏電流變大可能會發(fā)熱自爆。為解決這一問題在壓敏電阻之間串入氣體放電管。在這種串聯(lián)組合支路中,氣體放電管起一個開關作用,當沒有暫態(tài)過電壓作用時,它能將壓敏電阻與系統(tǒng)隔離開,使壓敏電阻中幾乎無泄漏電流,從而有效地減緩壓敏電阻性能衰退。
STD-T412S16-DC機架式電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
不論是采用差模電感、熱敏電阻還是氣體放電管,他們都采用與主電路并聯(lián)的方式,如果電壓太高,電流就從保護電路-大地這條途徑釋放掉,如果正常,就走入主電路。不過還有一種浪涌保護器采用和主電路串聯(lián)的方式,當檢測到高壓時會存儲電能,之后再慢慢釋放,這種方式?jīng)]有分流,避免對建筑物電力系統(tǒng)的干擾,而且對浪涌的反應速度也更快。PC電源中如何處理浪涌吸收。
作為輔助元件,很多浪涌保護電路還有一個保險絲,保險絲也可以看出一個變阻器,它是串聯(lián)在主電路中的,當電流低于某個特定值時導電性很好,一旦電流高過該特定值電阻絲阻值增大,電阻產(chǎn)生的熱量導致溫