通信直流电源输入防浪涌电路

通信直流电源输入防浪涌电路是针对电力系统中可能出现的过压浪涌问题而设计的一种保护电路。它主要用于通信设备和其他电子设备，以确保在遇到异常高压脉冲时设备不受损害。过压浪涌通常指电压短时间内高于正常工作电压的现象，这对于电力系统中使用的设备来说，尤其是对于那些在特定环境和用途下运行的敏感设备而言，是一个常见且潜在的危害。 在介绍过压浪涌测试方法时，文中提到对于特定环境和用途的电子设备，其供电电源中常有电压浪涌。这些浪涌可能会以多种形式出现，通常称为过压浪涌。为了保证电子设备的正常工作和寿命，防止过压涌浪对后端用电设备的影响，电源设计中必须进行涌浪测试。测试要求电设备应至少能够经受五次过压浪涌测试，且每次浪涌测试后设备应无任何故障。浪涌测试的间隔时间是1分钟，浪涌电压应达到一定的峰值。测试方法是先在正常稳态电压下供电，然后将输入电压提升至浪涌电压，最后恢复正常稳态电压。整个过程不应导致电源或后端设备出现任何故障。 实际案例中，作者提到了某直流转换电源的前端防涌浪电路在2KV高电压冲击下失效，造成大电流冲击，从而损坏了电路板和后端MOSFET器件。为了防止此类情况发生，设计了一种防涌浪电路，并在文中进行了详细描述。 在电路设计部分，作者详细阐述了防雷及浪涌处理电路的设计原理，这包括采用两级防雷电路来处理雷击和浪涌。这种电路是一种较高等级的直流防雷和浪涌处理电路。该电路需要满足IEC61000标准中关于输入端对大地的浪涌电压和雷击电流的要求。IEC61000标准规定了多个浪涌电压等级（例如2KV和4KV），以及雷击电流等级（如5KA和10KA），这反映了防浪涌电路需要承受的严苛环境。 电路的工作原理基于感应雷击或浪涌电压时对电压突变的抑制。感应雷击或浪涌发生时，L1电感会阻挡电压的突变，前级电路动作，通过四个金属氧化物压敏电阻（MOV1-4）和两个放电管（FDG1，2）泄放大电流。接着，较小能量通过后级的L1电感和另外两个MOV管（MOV5，6）泄放较小的电流，同时进一步限制输入端的浪涌电压，保护后面器件和电源模块不被损坏。 电路中使用的器件，如TVS、FDG和MOV，它们的响应动作时间有差异，TVS最快，FDG次之，MOV最慢。MOV在损坏后多数呈现短路状态，为防止短路引发起火，通常需要串联保险管，且保险管应该是防爆慢熔型的，能够满足8/20微秒电流波形的冲击。差模电感L1与后级电容一起还能组成EMC差模滤波器，对1MHZ以下的干扰有很好的抑制作用。设计时需注意L1电感采用空心线圈，以避免大电流通过时饱和。 另外，电感L2和L3是共模电感，Q1为防反接MOSFET，Q2和R9用于防止开机时的瞬态冲击电流。整个电路不仅具有防浪涌功能，还兼具干扰抑制和防反接功能。通过现场多次实际测试，证明了该电路能够成功抑制2KV浪涌，有效保护了后端的器件。 此外，文章也提到了电感元件的选择和配置。例如，差模电感L1与后级电容配合可形成有效的电磁干扰（EMI）差模滤波，抑制1MHz以下的干扰。同时，作者强调了电感元件的选择对于电路性能和可靠性的重要性，特别是在大电流通过时的性能，如采用空心线圈来防止电感饱和。另外，共模电感L2和L3、防反接MOSFET Q1、瞬态抑制元件Q2和电阻R9的使用对于整体电路功能的完善也起到了关键作用。 文章总结了电路设计的改进和测试效果，表明了防浪涌电路设计成功地抑制了浪涌，保护了设备。这说明了正确的电路设计对于设备安全运行的重要性，尤其是在那些对浪涌敏感的设备和环境中。整体来说，通过了解和应用这些防浪涌的设计方法，可以显著提高电子设备在面对电压浪涌时的可靠性与安全性能。