一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
一种抗雷击浪涌的智能电能表开关电源电路设计
电压反馈回路有两种形式。一种如图 1 所示，反馈 电压直接取自反馈绕组 N2即 VI。此电路结构简单，成本 低，但因非取自输出端，稳压精度不高，只适用于负载小 且稳定的场合。另一种反馈电压取自电源输出端，再用
烧毁场效应管 Q 乃至变压器。一旦场效应管 Q 的漏极 D 和栅极 G 被烧成短路，高电压将从栅极 G 加到控制器 UC3842 的 6 脚使其烧毁。
图 2 为 控 制 器 UC3842 芯 片 内 部 及 主 控 电 路 结 构 图。如图 1 所示，现有电流检测回路的采样电压首先经 过由电阻 R9 和电容 C7 组成的低通滤波电路进入 3 脚，该 滤 波 电 路 虽 使 高 频 电 压 幅 度 大 大 降 低 ，但 也 产 生 了 延
光耦和电压基准进行反馈控制。该方法可提高电源稳定 性和精度，但对电能表而言成本较高。电能表电源负载
(PNFf)
反馈 补偿
UC3842 过流检测
图 1 典型单相智能电能表开关电源工作电路 反馈回路包括电流反馈回路和电压反馈回路。 电流反馈回路多在开关场效应管上串联一个以地为 参考的取样电阻，如图 1 所示，电阻 R10将变压器初级线圈 电流转换为电压信号，此电压由控制器 UC3842 内电流检
收稿日期：2019-09-27 作者简介：王少俊（1967—），男，本科，工程师，研究方向：智能电网用变电设备；李香（1985—），女，本科，工程师， 研究方向：智能电网用变电设备。
开关电源的防浪涌电路
开关电源模块的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。
在输入电路合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流(如图1所示)，特别是大功率开关电源，其输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流可达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致输入熔断器烧断，有时甚至将合闸开关的触点烧坏，轻者也会使空气开关合不上闸，上述原因均会造成开关电源无法正常投入。
为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源模块正常而可靠的运行。
图1 合闸瞬间滤波电容电流波形2 常用软起动电路(1)采用功率热敏电阻电路热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。
它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性，在电源接通瞬间，热敏电阻的阻值较大，达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时，电阻发热而使其阻值变小，电路处于正常工作状态。
采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源，由于热敏电阻的热惯性，重新恢复高阻需要时间，故对于电源断电后又需要很快接通的情况，有时起不到限流作用。
图2 采用热敏电阻电路(2)采用SCR R电路该电路如图3所示。
在电源瞬时接通时，输入电压经整流桥VD1 VD4和限流电阻R对电容器C 充电。
当电容器C充电到约80%的额定电压时，逆变器正常工作，经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R，开关电源处于正常运行状态。
图3 采用SCR R电路这种限流电路存在如下问题：当电源瞬时断电后，由于电容器C上的电压不能突变，其上仍有断电前的充电电压，逆变器可能还处于工作状态，保持晶闸管继续导通，此时若马上重新接通输入电源，会同样起不到防止冲击电流的作用。
基于IGBT的快速开关电路抗雷击浪涌设计
基于 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ的 快 速 开 关 电 路 抗 雷 击 浪 涌 设 计
徐 丽青 ， 余华武， 陈庆 旭 ， 张 玮 （ 南京 国电 南 自电网 自动 化有 限公 司，江 苏 南京 ２ １ １ １ ５ ３ ）
摘 要： 针对 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ开关 电路在雷击浪涌试验 中出现的问题 ， 分析 了雷击浪涌干扰
Ｘ Ｕ Ｌ ｉ ｑ ｉ ｎ ｇ， Ｙ Ｕ Ｈｕ ａ ｗ ｕ ， Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｘ ｕ ， Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｗ ｅ ｉ （ Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｓ Ａ Ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｇ ｒ ｉ ｄ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ １ ５ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
（ Ｅ Ｍ Ｃ）
０ 引 言
近年 来 ， 随着 电力 电子 技术 的逐 渐发 展 ， 绝缘
徐丽 青 （ １ ９ ８ ３ 一） ， 男， 工程 师 ， 主要从 事电力 系统嵌 入式 硬件平台研发 。
的特点 ， 提 出一种 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ和继 电器组合 的快速开关 电路 。为抑 制共模干扰 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ驱动 回 路 由独立的高隔离电压模块组成不共地 电路 ， 为 抑制差模 干扰 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ开关 电路 采用整 流二极 管 、 压敏 电阻、 安规电容等浪涌抑制元 器件组 成多级保 护 电路 。设计 的 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ快 速 开关 电路 能抗 ４级浪涌试验 ， 试验结果 表明 ， 改进 的措 施能有效 提高 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ快 速开关
但是由于单管igbt的耐压低易损坏且在变电站中igbt开关电路极易受到雷击浪涌11浪涌干扰特点的干扰虽然国内已有文献研究了igbt驱动电在gbtl762652008中规定浪涌电压路的保护引但研究单管igbt开关电路的抗干波形为1250tzs浪涌电流波形为820s
一种防雷击浪涌电路[实用新型专利]
![一种防雷击浪涌电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3502bd04aeaad1f347933fb9.png)
专利名称：一种防雷击浪涌电路
专利类型：实用新型专利
发明人：赵星宝,佘添记,万正海,阳宗田,邹进,王雷申请号：CN201120457052.3
申请日：20111117
公开号：CN202333792U
公开日：
20120711
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种防雷击浪涌电路，设置有保险管F1、保险管F2、压敏电阻VR1和热敏电阻R100；所述交流输入端L与保险管F1一端连接，保险管F1另一端、保险管F2一端与压敏电阻VR1一端连接，保险管F2另一端与输出端正极连接，交流输入端N与压敏电阻VR1另一端、热敏电阻R100一端连接，热敏电阻R100另一端与输出端负极连接。
本实用新型的防雷击浪涌电路的抗雷击浪涌电压至少为6KV，且成本低，发热量少。
申请人：东莞市盈聚电子有限公司
地址：523292 广东省东莞市石碣镇四甲叶屋基东莞市盈聚电子有限公司
国籍：CN
代理机构：东莞市华南专利商标事务所有限公司
代理人：刘克宽
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一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
一种防雷击浪涌的开关电源电路设计一种防雷击浪涌的开关电源电路设计是感应雷击、电磁干扰(EMI)、无线电干扰和静电干扰。
金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。
如何设计防雷电路成为仪表研发的关键问题。
1 雷击浪涌分析最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。
一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI 芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。
浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论：1)电源浪涌电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。
当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。
美国GE 公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10 000 小时(约一年零两个月) 内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800 余次，其中超过1000V 的就有300 余次。
这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。
2)信号系统浪涌信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。
金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。
排除这些干扰将会改。
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一种防雷击浪涌的开关电源电路设计
防雷击和浪涌是电路设计中必须要考虑的重要因素，它们可以对电气
设备和电子元件造成严重的损害。
下面将介绍一种针对防雷击和浪涌的开
关电源电路设计。
开关电源是一种将交流电转换为稳定输出直流电的电源。
在设计开关
电源时，需要考虑输入端的防雷击和浪涌保护。
防雷击保护主要考虑雷电产生的高压瞬态脉冲对电路带来的损害。
为
了降低这种损害，可以采用以下措施：
1.使用射频滤波器：在输入端加入适当的射频滤波器可以减少高频噪
声和干扰。
这些滤波器可以阻止雷击电流进入电路，保护负载电路免受雷
击的影响。
2.使用整流器和大容量电容：在输入端加入整流器和大容量电容可以
对电路进行平滑滤波，减少电路中的纹波电流。
这可以保护电路免受雷击
电流的影响。
3.使用继电器：在输入端加入一个继电器可以在雷击发生时隔离电路。
当雷击产生时，继电器可以迅速切断电源电路，保护电路免受雷击的影响。
在设计开关电源时，浪涌保护也是一个重要的考虑因素。
浪涌是指短
时间内大电流脉冲通过电路。
为了防止浪涌对电路造成的损害，可以采取
以下措施：
1.使用过电压保护器：过电压保护器可以检测并限制过电压的电流。
当浪涌电流超过设定值时，过电压保护器会迅速切断电路，保护电路免受
浪涌的影响。
2.使用过流保护器：过流保护器可以检测并限制过大的电流。
当浪涌
电流超过设定值时，过流保护器会迅速切断电路，保护电路免受浪涌的影响。
3.使用TVS二极管：TVS二极管可作为浪涌保护器，可以在系统发生
浪涌时迅速反应并引导过电流。
TVS二极管用作浪涌保护器时，在未触发
时表现为开路状态，当瞬态电压超过其额定电压时，TVS二极管将变为低
阻抗状态，并通过引导大电流来保护电路。
综上所述，防雷击浪涌保护开关电源电路设计需要综合考虑多个因素，包括射频滤波器、整流器和大容量电容、继电器、过电压保护器、过流保
护器和TVS二极管等。
这些措施可以有效地保护电路免受雷击和浪涌的影响。