【高工LED專稿】

【文/艾維新能源 宋恒輝】雷電的入侵首先表現(xiàn)為過電壓,，當(dāng)存在泄放通道時,，產(chǎn)生電流。過電壓有共模過電壓和差模過電壓兩種類型,。

　　由于寄生電容的存在,，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(shè)備損壞,。

　　為了抑制雷電的影響，應(yīng)在雷電能量進入設(shè)備前將能量泄放至大地,。對于共模過電壓,，應(yīng)在輸入線與地之間安裝防雷器件;對于差模過電壓，應(yīng)在輸入火線和零線之間安裝防雷器件,。

　　開關(guān)電源中常用的防雷器件是壓敏電阻和氣體放電管,。

　　1，壓敏電阻

　　壓敏電阻為限壓型器件,，當(dāng)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,，端電壓超過鉗位電壓后阻值急劇降低，漏電流可高達(dá)20~40KA,，形成雷電泄放通道,。當(dāng)電壓降低至工作電壓后，壓敏電阻的漏電流迅速減小,，恢復(fù)原來狀態(tài),。

　　開關(guān)電源常用的壓敏電阻工作過程如下圖所示。

　　常用壓敏電阻特性

　　隨著工作時間的增加,，尤其是多次泄放電流,，壓敏電阻漏電流逐漸增大。如果施加的電壓為標(biāo)稱電壓的90%時漏電流就達(dá)到1mA,，就認(rèn)為壓敏電阻性能達(dá)不到要求,，需要更換?；诖?，可以比較容易地檢測壓敏電阻性能。

　　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(fù)各沖擊一次,，10%In電流沖擊100次。

　　2,、氣體放電管

　　氣體放電管為開關(guān)型器件,。當(dāng)氣體放電管兩端施加的電壓小于觸發(fā)電壓時，氣體放電管為斷路狀態(tài),，基本無漏電流,。當(dāng)電壓高于觸發(fā)電壓時，氣隙被擊穿,，可認(rèn)為短路,。當(dāng)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,。

　　氣體放電管的一般特性如下圖,。

常用氣體放電管特性

　　目前業(yè)界比較通常的標(biāo)準(zhǔn)是單個驅(qū)動器的防雷等級在差模4KV,，共模6KV，帶外置防雷器可以達(dá)到差模10KV,，共模10KV的防護等級,，

　　本文所設(shè)計的是一種基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管抗雷擊浪涌電路。共模,、差摸全保護,。壓敏電阻VDR1，VDR2分別與電源L,、N并聯(lián),，主要來鉗位L、N線間電壓,，壓敏電阻VDR3,，VDR4與陶瓷氣體放電管GT1串聯(lián)后接地，主要是泄放共模雷擊浪涌,，VDR6與GT6串聯(lián)主要是泄放差模雷擊浪涌,，電路如下圖所示?！?/p>

　　　　　　　　實際在使用過程中,，發(fā)現(xiàn)因為雷擊損壞的情況并不多，更多的反而是疑似電網(wǎng)波動導(dǎo)致,，從損壞驅(qū)動器的拆解可以看出,，內(nèi)部防雷電路的損壞有2種狀態(tài)：靠前種狀態(tài)，用于實現(xiàn)電壓鉗位的壓敏電阻是點擊穿,，能量明顯從器件上某點爆裂而開;第二種狀態(tài),，用于實現(xiàn)電壓鉗位的壓敏電阻則是燃燒式毀壞。針對靠前種情況,，在實驗室用浪涌發(fā)生器測試,，通過加大模擬的浪涌電壓，可以清楚重現(xiàn)這種單點式爆裂,，第二種情況,，在實驗室也可以進行模擬，將驅(qū)動器的輸入電壓調(diào)高,，在達(dá)到壓敏電阻產(chǎn)生漏電流的時候會慢慢發(fā)熱并燒毀,。

　　一般電源廠商為了防止壓敏電阻因為漏電流導(dǎo)致的發(fā)熱燒毀，都會把壓敏電阻的電壓調(diào)整的較高,，通常會用到621或者681等級的壓敏電阻,，這種等級的VDR，在輸入電壓達(dá)到390VAC或者420VAC時才會出現(xiàn)漏電流，但是這種設(shè)計的問題在于,，因為PFC級的輸出電容的電壓往往選擇450VDC/500VDC,，如果輸入電壓真的長時間達(dá)到380VAC(530VDC)，那PFC的輸出電解電容也會出現(xiàn)鼓包,，漏液,，這種設(shè)計本身并不能保證電源在輸入電壓達(dá)到380VAC以上時的安全性。而且因為VDR等級的提高,，對雷擊電壓的吸收效果會減弱。綜合考慮,，VDR1,，VDR2較好的選擇是561，這樣與電解電容的耐壓匹配,，又更有效的吸收了雷擊的能量,。同時在實際的工程實施中，在每段路的配電箱中應(yīng)該加入過壓保護裝置,，有效的保證輸入電壓不會因為電網(wǎng)波動,，或者3相電的不均衡，而沖高到380VAC以上,，從而損壞電源,。

　　從內(nèi)部設(shè)計看，電源廠商需要重點考慮VDR的降額使用,，保證在符合國標(biāo)要求的40次測試條件下,，VDR不會因為大電流沖擊次數(shù)過多，或者因為能量吸收產(chǎn)生的溫升,，而產(chǎn)生損壞情況,。一般VDR廠家都會給出耐受沖擊電流的大小與次數(shù)的關(guān)系，為了設(shè)計的安全性,，需要謹(jǐn)慎考慮VDR廠家的推薦使用條件,。