电子镇流器中瞬态过电压保护电路的设计思路

电子镇流器中瞬态过电压保护电路的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 思路 王月茜 ,王建文 ,李兴友 (西安市西无二电子信息集团有限公司 ,陕西 西安 710015) 摘　要 :该文主要讲述了电子镇流器中过电压保护电路的设计思路 ,以及相应的浪涌吸收元器件压敏 电阻器电参数的选型方法。 关键词 :瞬态过电压 ;电子镇流器 ;压敏电阻器 ;限制电压 　　随着电子镇流器 ,电子节能灯市场日益激烈 ,进 一步提高电子镇流器的性能已成必然趋势。国标 GB15143 - 94《管形荧光灯用交流电子镇流器的性能 要求》第 4. 12 条规定 :电子镇流器不应因电源中瞬 时过电压影响其性能或受伤害。因此 ,各电子镇流 器生产厂家都应重视保护电路的设计 ,确保电子镇 流器在正常工作时能防护瞬态过电压的侵害 ,提高 产品的安全可靠性。 1 　瞬时过电压产生的原因和侵入 途径 　　一般来讲 ,瞬时过电压主要指雷电感应过电压 和操作过电压 ,当感应雷击及雷电电磁脉冲通过电 源线侵入电子系统时就会产生感应电动势 ,感应电 动势叠加在电源线路上 ,就会产生瞬时高压脉冲 ,在 线路上重叠的瞬态脉冲电压 ,通常远远高于一般电 子设备所能承受的耐压水平 ,从而击毁各类用电设 备 ,使设备遭受永久性的损坏。为了保护电子设备 不受过电压的侵害。目前 ,预防瞬态骚扰的最有效 的办法是采用浪涌吸收器件 ,常用的浪涌吸收器件 就有压敏电阻 , TVS 管等等。它的基本用法是将该 吸收器直接与被保护的用电设备并联。通常用一种 或几种特殊脉冲波形的峰值电流来考核这些器件的 浪涌吸收能力。目前国际和国内防护级产品 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中 经常见到的是用 8/ 20μs 冲击电流脉冲波形 (电流 脉冲的前沿是 8μs ,半峰波持续的时间是 20μs ) 考 核设备抗干扰性能。它是 IEC801 - 5 中规定的标准 电流脉冲波。而通信系统中常用 10/ 1000μs 的冲击 电流来考核。 2 　电子镇流器瞬态过电压保护电 路的工作原理 　　通常 ,供电电网中有时会出现高幅值 (如 1 kV 左右)的瞬态脉冲电压 ,但电子镇流器由于受成本的 限制 ,功率变换器件的参数余量不大 ,为使电子镇流 器可靠工作 ,应对这种高幅值的瞬态干扰加以抑制。 一般应在电子镇流器的电源线路或者其他被保 护的电子元器件前端设计瞬态过电压保护电路 ,典 型的保护电路见图 1。当电路中出现雷电感应过电 压或瞬态操作过电压 Vs 时 , 保护电路和被保护的 设备 (或者线路中的元器件) 同时承受了过电压 Vs , 由于压敏电阻 (保护电路的核心元件) 的响应速度 快 ,他以纳秒级的时间迅速呈现优良的非线性导电 特性 (图 2 中的击穿区) ,使压敏电阻其两端的电压 迅速下降 ,远远低于 Vs 值 ,有效地将过电压限制在 被保护设备或被保护元器件的绝缘耐压值等级下 , 从而使电子镇流器免受过电压的伤害。保证了电子 镇流器不因电源中瞬时过电压而影响其性能或受伤 害。 图 1 　保护电路 图 2 　压敏电阻的伏安特性 普通压敏电阻器的伏安特性见图 3 ,它并联在电 子镇流器的电源输入端 ,熔断保险丝的后端 (图 1) , 线路的保护方式主要有相线与零线的防护 ,相线与 地的防护 ,零线与地的防护。其外形结构见图 4。 ·55· 2006 年 9 月　　　　　　　　　灯与照明　　　　　　　第 30 卷第 3 期 图 3 　过电压的产生 图 4 　压敏电阻的外形 线路正常工作时 ,压敏电阻器只相当于一个小 容量的电容器 ,对电源线路具有一定的滤波作用 ,并 不影响线路的正常工作。当电路的输入端 ,出现瞬 态过电压且过电压超过压敏电阻的压敏值时 ,压敏 电阻的内阻急剧下降 ,呈导通状态 ,从而使输入电压 通过压敏电阻泄放短路 ,此时 ,其工作电流迅速增 加 ,使串联在电源输入端的保险丝瞬间熔断 ,从而保 护了电子镇流器中各元器件不会被过高的瞬态过电 压所烧毁。 特别注意 ,压敏电阻器的最大特点就是能够吸 收极大的瞬态浪涌能量 ,但它不能承受毫安级以上 的持续电流 ,在过电压保护电路中 ,它不能长期工作 在过电压状态下。因此 ,在电子镇流器中应用压敏 电阻时应在电源输入端配置合适的保险熔丝或保险 管。 3 　压敏电阻器的选择原则 3. 1 　压敏电压值的选择 首先是标称电压的选择 ,压敏电压值选得过高 , 意味着增大了保护电路的动作电压 ,同时压敏电压 值越高 ,相对的残压会增高 ,则压敏电阻对电子镇流 器可能起不到保护作用。如果压敏电压值选的太 低 ,频繁的过电压冲击 ,会使压敏电阻器的性能有所 下降 ,漏电流增大 ,当压敏电压低于电源电压的峰值 时 ,造成压敏电阻器的劣化失效 ,不仅会影响电子镇 流器的正常工作 ,甚至可能烧毁压敏电阻器本身。 一般情况下 ,为了保证线路的正常工作 ,同时又为了 保证压敏电阻器在保护线路的同时 ,自己不受损害 , 压敏电压值的选择应确定在一定的范围内。通常情 况下 ,在保护电路中 ,压敏电压的最小值确定应满足 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 (1)的要求。另外 ,压敏电压的最大值还应根据 保护线路的耐压水平满足公式 (2)的要求 : V1 ≈2. 2Vac 或 V1≈2. 0Vdc (1) 式中 :V1 ———表示 1mA 直流电流下的压敏电压值 ; Vac ———表示交流电压的有效值 ; Vp - p ———表示交流电压的峰 - 峰值 ; Vdc ———表示直流电压值。 V1 ≤0. 9Vz/ Kp (2) 式中 :Vz ———表示被保护设备 (或元器件) 的脉冲绝 缘耐压值 ; Kp ———限制电压比 ,是一个与材料有关的常 数。 例如 :某电子镇流器的交流电压为 220Vac ,那 么 ,压敏电阻器的最小电压值应为 V1 = 115 × 2 × 220V = 467 V。按照 IEC 的有关规定 , 电子设备的防 护等级为 D 级防护 ,其绝缘耐压值一般规定为 115kV。实际上 ,对于具体的电子镇流器产品而言 , 如果整流电路的脉冲耐电压为 1 000 V～1 200 V ,普 通 0～10 KA 通流容量的压敏电阻 ,若 Kp 值为 117～ 118 ,通过计算 ,压敏电阻的最大压敏值应为 V1 ≤ 019Vz/ K≈019 ×1200/ 117≈643 V。因此 ,对于供电 电压相对稳定的 220Vac 电源系统的电子镇流器产 品 ,一般选用 MYG3/ 300 (压敏电压为 470 V) 型的压 敏电阻器。对于电源电压为 120Vac 的电子镇流器 , 通常选用 MYG3/ 150 (压敏电压为 250 V) 型的压敏 电阻器。当然 ,在电路设计已经确定的条件下 ,也可 通过大量的试验确定实际电路的保护水平 ,选择更 加合适的压敏电阻器。 3. 2 　通流量的确定 在选择压敏电阻器时 ,要充分考虑电子镇流器 的实际工作环境因素 ,满足线路的安全防护要求。 表 1 为部分不同型号的压敏电阻器在不同浪涌电流 峰值下的残压试验情况 ,从表中可以看出 ,选择的压 ·65· 2006 年 9 月　　　　　　　　　灯与照明　　　　　　　第 30 卷第 3 期 敏电压值越高 ,残压越高 (相同峰值电流情况下) ,同 一型号的压敏电阻器经受的峰值电流越大 ,残压也 会有所加大。另外 ,表 2 为一组 Ф7、Ф10 或 Ф14 等 不同片径的压敏电阻器通流试验情况 ,从表中可以 看出 ,对于不同片径的压敏电阻器 ,其所能承受的浪 涌电流也不一样。通常 ,对于使用同一配方制作的 压敏电阻器 ,片径越大 ,压敏电阻器能承受的最大峰 值电流也就越大 ,相应的残压也会有所增加 ,但其增 加的程度远远低于通流的增加幅度。因此 ,选型时 , 应根据线路的耐压水平 ,外界可能产生的电涌电压 , 尽可能选择通流比较大的压敏电阻器 ,以保证线路 长期持续的正常工作。 表 1 型号 浪涌电压 (1. 2/ 50μS) 压敏电压 (V1) 通过的浪涌电流峰值 (8/ 20μS) 残压 (V) MYG3 - 14K300 475 1800 1105 MYG3 - 14K385 4000V 642 1520 1353 MYG3 - 14K510 824 1500 1755 MYG3 - 14K300 475 2850 1160 MYG3 - 14K385 6000V 645 2700 1506 MYG3 - 14K510 821 2500 1820 表 2 型号 浪涌电压 (1. 2/ 50μS) 压敏电压 (V1) 通过的浪电流峰值 (8/ 20μS) 残压 (V) MYG3 - 7K300 1000v 479 600A 1218 MYG3 - 10K300 3500V 476 1200A 1171 MYG3 - 14K300 6000V 473 2500A 1138 4 　结　语 设计合理的瞬态过电压保护电路 ,选择合适的 压敏电阻器电参数 ,可以保证电子镇流器长期有效 的正常工作 ,也是电子镇流器产品达到国家标准安 全指标的重要保证。 参考文献 : [1 ] 　SJ/ T 10348～10349. 电子元器件详细规范 ,浪涌抑制型 压敏电阻器 MYG2～MYG3 型过电压保护用氧化锌压敏 电阻器的评定水平 [2 ] 　GB15143 - 94.管形荧光灯用交流电子镇流器的性能要 求 中国电气设计师网 中国电气设计师网 (http :/ / www. dq. shejis. com) 是由北京赛尔资讯投资建设的专业电气技术 网站 ,面向电力、建筑、工控等领域电气工程技术人员日常工作的信息需求提供论文、案例、图纸、 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 、软件等技术资料的下载和论坛在线交流服务 ,网站秉承“分享知识、分享价值、共同成长”的 宗旨和理念 ,致力于为工程设计、施工安装、运行维护和设备制造商等单位的工程技术人员构建高 效的技术交流平台 ! 中国电气设计师网栏目设置 工程 &技术 ———论文、案例、工程、招标、软件、图纸、课件、标准、期刊、图书 设计师互动 ———论坛、专家、培训考试、研讨会、展会、设计师生活 产品选型 ———产品样本、解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、新品信息、选型导向、公司库 行业资讯 ———行业新闻、政策法规、科技新品、工程建设、行业观察、热点专题 ·75· 2006 年 9 月　　　　　　　　　灯与照明　　　　　　　第 30 卷第 3 期