CN210430915U - 一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，包括第一、二压敏电阻，第一压敏电阻一端连接第一温度控制保险管一端和第一瞬态过电压保护管一端，第一温度控制保险管另一端连接直流电源正极，第一瞬态过电压保护管另一端和第一压敏电阻另一端均接地；第二压敏电阻一端连接第二温度控制保险管一端和第二瞬态过电压保护管一端，第二温度控制保险管另一端连接直流电源负极，第二瞬态过电压保护管另一端和第二压敏电阻另一端均接地。本实用新型采用两个压敏电阻并联，提高了系统通流量，并设置温度控制保险管和瞬态过电压保护管，实现了装置的过电流和过电压双重保护功能，延长了直流电源防雷器的使用寿命，保证了系统的安全。

Description

一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器

技术领域

本申请涉及防雷器技术领域，尤其涉及一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器。

背景技术

雷电是由带电的云在空中放电导致的一种特殊的天气现象。雷电危害人和建筑物的途径包括直击雷和雷电电磁脉冲，直击雷表现为强大的雷电流，通过接闪器、引下线、接地装置等进行防护；雷电电磁脉冲表现为磁场的辐射、线路上的感应浪涌等，可通过屏蔽、合理布线、安装浪涌保护器等措施进行防护。如此具有破坏性的雷电是造成电子设备损坏的重要原因之一，它威胁建筑、铁路、民航、通信、工控、军事等各个领域电子信息系统的安全稳定运行。

防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置，它是一种具有非线性元件的电气产品，不仅可以防护由雷电电磁脉冲导致的过电压、过电流，也可以防护由于线路电压波动、误操作等原因产生的浪涌。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，防雷器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备造成损害。

直流电源防雷器可以安装在直流电源的正、负极之间，或正极(或负极)与地之间，可以防止电源线之间或电源线与地之间的雷电过电压和瞬态电压对设备造成的损坏。

现有的直流电源防雷器的工作原理是利用了压敏电阻的非线性特点，压敏电阻通常采用密封在瓷套内的氧化锌阀片。当电压没有波动时，压敏电阻呈高阻态，当电压出现波动达到压敏电阻的启动电压时，压敏电阻迅速呈现低阻态，将电压限制在一定范围内。

但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述现有的直流电源防雷器至少存在如下技术问题：

1、不具有过电流和过电压保护功能，在过电流和/或瞬间高压冲击下，直流电源防雷器容易损坏，使用寿命短；

2、压敏电阻的通流量一直不够理想，一般的压敏电阻最大放电电流在 20KA(8/20uS)，这不能满足B级场合的使用要求；

3、压敏电阻的残压过高，有时候会超出被保护系统的工作电压几倍以上，甚至达到2KV以上，尽管它附加并作用在被保护设备的时间只有几个微秒，不足以立即对被保护设备产生损坏，但频繁的作用，必将造成被保护设备过早被渐进式损坏，而影响系统的正常运行。

随着大规模集成电路技术的迅速发展，电子、电气系统的电子集成化程度越来越高，大量高精度、高灵敏度电子元器件得到了广泛的应用，为了更加有效抑制雷电和各种电涌造成的破坏，需要对直流电源防雷器提出更高的要求。

4、当涌能量太大，超出压敏电阻的吸收功率时，会烧毁压敏电阻，此时直流电源避雷器失去保护作用，但是，直流电源避雷器的故障往往不易被及时发现，被保护设备会遭到破坏，产生巨大损失。因此，有必要对压敏电阻自身的烧毁进行预防和警示。

实用新型内容

本申请要解决的技术问题是如何对直流电源防雷器的过电流和过电压进行保护，提高直流电源防雷器的通流量，降低直流电源防雷器的残压，进而提高交流电源防雷器的使用寿命，同时避免由于直流电源防雷器的压敏电阻自身的烧毁带来的保护失效。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，所述具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器包括第一压敏电阻和第二压敏电阻，所述第一压敏电阻一端连接第一温度控制保险管一端和第一瞬态过电压保护管一端，所述第一温度控制保险管另一端连接直流电源正极，所述第一瞬态过电压保护管另一端和所述第一压敏电阻另一端均接地；所述第二压敏电阻一端连接第二温度控制保险管一端和第二瞬态过电压保护管一端，所述第二温度控制保险管另一端连接直流电源负极，所述第二瞬态过电压保护管另一端和所述第二压敏电阻另一端均接地。

优选的，所述第一瞬态过电压保护管另一端、所述第一压敏电阻另一端、所述第二瞬态过电压保护管另一端、所述第二压敏电阻另一端与地之间连接有气体放电管。

更优选的，还包括指示灯，所述指示灯的一端连接所述第一压敏电阻一端，所述指示灯的另一端连接所述第二压敏电阻一端。

优选的，所述第一温度控制保险管、第二温度控制保险管均包括易熔合金模块，所述易熔合金模块周围包裹助熔树脂，所述易熔合金模块与金属导片连接，包裹有助熔树脂的所述易熔合金模块外部通过塑料壳体密封，所述金属导片部分露于所述塑料壳体外部。

优选的，所述第一瞬态过电压保护管、第二瞬态过电压保护管均为瞬变电压抑制二极管。

优选的，所述第一压敏电阻和所述第二压敏电阻的规格相等。

更优选的，所述第一瞬态过电压保护管的额定反向关断电压大于或等于所述第一压敏电阻的最大工作电压，所述第一瞬态过电压保护管的最大箝位电压小于所述第一压敏电阻的损坏电压。

更优选的，所述第二瞬态过电压保护管的额定反向关断电压大于或等于所述第二压敏电阻的最大工作电压，所述第二瞬态过电压保护管的最大箝位电压小于所述第二压敏电阻的损坏电压。

优选的，所述气体放电管的外部设有陶瓷密封壳体。

进一步的，所述气体放电管的直径不小于8mm。

本申请提供的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，将温度控制保险管串联于电路中，当电路中的电流过大导致易熔合金的温度升高至设定水平，易熔合金就会快速熔断，从而切断压敏电阻的外部回路，防止压敏电阻被烧毁。

本申请提供的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，还将压敏电阻与瞬态过电压保护管并联，当瞬态过电压保护管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保压敏电阻免受瞬态高能量的冲击而损坏。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、通过设置温度控制保险管和瞬态过电压保护管，实现了装置的过电流和过电压双重保护功能，延长了直流电源防雷器的使用寿命，确保了系统的安全。

2、采用两个压敏电阻并联，改变了传统的直流电源防雷器的单一压敏电阻结构，两个压敏电阻组合，大大提高了压敏电阻的通流量，满足B级场合的使用需求，从根本上解决了压敏电阻通流量的问题。

3、本申请两个压敏电阻并联给出的残压远远小于传统的直流电源防雷器的单一压敏电阻的残压，本实施例提供的直流电源防雷器的残压可以小到被保护系统的最大工作电压2倍以下，能够有效地保证被保护设备不被损坏，适用于大规模、高精度、高灵敏度电子元器件的防雷保护。

4、采用气体放电管作为放电通道，气体放电管利用气体放电，通过击穿气体起到一次性泻放电流的目的，可以有效阻隔压敏电阻的泄漏电流，避免传统的直流电源防雷器的单一的压敏电阻因为漏电流而造成的老化、自燃等现象，大大增加了直流电源防雷器的使用寿命。

5、增加了指示灯，当直流电源防雷器正常工作时，指示灯亮起，当直流电源防雷器中的温度控制保险管熔断后，指示灯熄灭，提醒使用者对直流电源防雷器及时进行维修或更换新的直流电源防雷器，确保被保护系统的安全使用。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2中一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3中一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器的结构示意图；

附图标记说明：

第一压敏电阻RV1，第二压敏电阻RV2，第一温度控制保险管TF1，第二温度控制保险管TF2，第一瞬态过电压保护管TVS1，第二瞬态过电压保护管TVS2，气体放电管G，指示灯L。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例1

图1为本实施例提供的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器的结构示意图，所述的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器由第一压敏电阻RV1、第二压敏电阻RV2、第一温度控制保险管TF1、第二温度控制保险管TF2、第一瞬态过电压保护管TVS1、第二瞬态过电压保护管TVS2等部件组成。

其中，第一压敏电阻RV1一端连接第一温度控制保险管TF1一端和第一瞬态过电压保护管TVS1一端，第一温度控制保险管TF1另一端连接直流电源正极，第一瞬态过电压保护管TVS1另一端和第一压敏电阻RV1另一端均接地PE；第二压敏电阻RV2一端连接第二温度控制保险管TF2一端和第二瞬态过电压保护管TVS2一端，第二温度控制保险管TF2另一端连接直流电源负极，第二瞬态过电压保护管TVS2另一端和第二压敏电阻RV2另一端均接地PE。

本实施例提供的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器采用两个压敏电阻并联，改变了传统的直流电源防雷器的单一压敏电阻结构，两个压敏电阻组合，大大提高了压敏电阻的通流量，满足B级场合的使用需求，从根本上解决了压敏电阻通流量的问题。

同时，实验研究表明，两个压敏电阻并联给出的残压要远远小于单一压敏电阻的残压。本实施例提供的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器的残压可以小到被保护系统的最大工作电压2倍以下，能够有效地保证被保护设备不被损坏，适用于大规模、高精度、高灵敏度电子元器件的防雷保护。

本实施例中，两个压敏电阻分别与一个温度控制保险管串联。温度控制保险管采用易熔合金，易熔合金周围包裹助熔树脂，易熔点合金与金属导片连接，并被塑料材料所密封。温度控制保险管串联于电路中，当电路中的电流过大导致易熔合金的温度升高至设定水平，易熔合金就会快速熔断，从而切断压敏电阻的外部回路，防止压敏电阻被烧毁。

本实施例中，两个压敏电阻还分别与一个瞬态过电压保护管并联。瞬态过电压保护管采用瞬变电压抑制二极管TVS(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR)，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保压敏电阻免受瞬态高能量的冲击而损坏。

本实施例提供的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，通过温度控制保险管和瞬态过电压保护管的设置，可以进行过电流和过电压的双重保护功能，延长了直流电源防雷器的使用寿命，确保了系统的安全。

本实施例中，第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2的电压值参照下表选取：

第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2选取同等的电压值。

本实施例中，温度控制保险管的规格应按照实际工况选取，注意温度控制保险管应与压敏电阻有良好的热耦合特性。

本实施例中，瞬态过电压保护管的规格应按照实际工况选取，选择时注意确定被保护电路压敏电阻的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和"高端"容限：瞬态过电压保护管的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。瞬态过电压保护管的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。在确定了最大箝位电压后，瞬态过电压保护管的峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

实施例2

图2为本实施例提供的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器的结构示意图，所述的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器由第一压敏电阻RV1、第二压敏电阻RV2、第一温度控制保险管TF1、第二温度控制保险管TF2、第一瞬态过电压保护管TVS1、第二瞬态过电压保护管TVS2、气体放电管G等部件组成。

其中，第一压敏电阻RV1一端连接第一温度控制保险管TF1一端和第一瞬态过电压保护管TVS1一端，第一温度控制保险管TF1另一端连接直流电源正极，第一瞬态过电压保护管TVS1另一端和第一压敏电阻RV1另一端均连接气体放电管G一端；第二压敏电阻RV2一端连接第二温度控制保险管TF2一端和第二瞬态过电压保护管TVS2一端，第二温度控制保险管TF2另一端连接直流电源负极，第二瞬态过电压保护管TVS2另一端和第二压敏电阻RV2另一端均连接气体放电管G一端，气体放电管G另一端接地PE。

本实施例提供的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，在实施例1的基础上，增加了气体放电管G。同时采用气体放电管G作为放电通道，气体放电管G利用气体放电，通过击穿气体起到一次性泻放电流的目的。增加气体放电管G，可以有效阻隔压敏电阻的泄漏电流，避免单一的压敏电阻(氧化锌阀片)因为漏电流而造成的老化、自燃等现象，并且大大增加了压敏电阻的使用寿命。

本实施例，气体放电管G外部采用陶瓷密闭封装，气体放电管G的直径为8mm以上。

实施例3

图3为本实施例提供的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器的结构示意图，所述的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器由第一压敏电阻RV1、第二压敏电阻RV2、第一温度控制保险管TF1、第二温度控制保险管TF2、第一瞬态过电压保护管TVS1、第二瞬态过电压保护管TVS2、气体放电管G、指示灯L等部件组成。

其中，第一压敏电阻RV1一端连接第一温度控制保险管TF1一端、第一瞬态过电压保护管TVS1一端和指示灯L一端，第一温度控制保险管TF1另一端连接直流电源正极，第一瞬态过电压保护管TVS1另一端和第一压敏电阻RV1另一端均连接气体放电管G一端；第二压敏电阻RV2一端连接第二温度控制保险管TF2一端、第二瞬态过电压保护管TVS2一端和指示灯L另一端，第二温度控制保险管TF2另一端连接直流电源负极，第二瞬态过电压保护管TVS2另一端和第二压敏电阻RV2另一端均连接气体放电管G一端，气体放电管G另一端接地PE。

本实施例提供的具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，在实施例2的基础上，增加了指示灯L。当直流电源防雷器正常工作时，指示灯L亮起，当直流电源防雷器中的第一温度控制保险管TF1或第二温度控制保险管TF2熔断后，指示灯L熄灭，提醒使用者对直流电源防雷器及时进行维修或更换新的直流电源防雷器，确保被保护系统的安全。

应当理解的是，虽然在上述实施例中可能使用了量术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：包括第一压敏电阻(RV1)和第二压敏电阻(RV2)，所述第一压敏电阻(RV1)一端连接第一温度控制保险管(TF1)一端和第一瞬态过电压保护管(TVS1)一端，所述第一温度控制保险管(TF1)另一端连接直流电源正极，所述第一瞬态过电压保护管(TVS1)另一端和所述第一压敏电阻(RV1)另一端均接地；所述第二压敏电阻(RV2)一端连接第二温度控制保险管(TF2)一端和第二瞬态过电压保护管(TVS2)一端，所述第二温度控制保险管(TF2)另一端连接直流电源负极，所述第二瞬态过电压保护管(TVS2)另一端和所述第二压敏电阻(RV2)另一端均接地。

2.如权利要求1所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：所述第一瞬态过电压保护管(TVS1)另一端、所述第一压敏电阻(RV1)另一端、所述第二瞬态过电压保护管(TVS2)另一端、所述第二压敏电阻(RV2)另一端与地之间连接有气体放电管(G)。

3.如权利要求1或2所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：还包括指示灯(L)，所述指示灯(L)的一端连接所述第一压敏电阻(RV1)一端，所述指示灯(L)的另一端连接所述第二压敏电阻(RV2)一端。

4.如权利要求1所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：所述第一温度控制保险管(TF1)、第二温度控制保险管(TF2)均包括易熔合金模块，所述易熔合金模块周围包裹助熔树脂，所述易熔合金模块与金属导片连接，包裹有助熔树脂的所述易熔合金模块外部通过塑料壳体密封，所述金属导片部分露于所述塑料壳体外部。

5.如权利要求1所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：所述第一瞬态过电压保护管(TVS1)、第二瞬态过电压保护管(TVS2)均为瞬变电压抑制二极管。

6.如权利要求1所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：所述第一压敏电阻(RV1)和所述第二压敏电阻(RV2)的规格相等。

7.如权利要求5所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：所述第一瞬态过电压保护管(TVS1)的额定反向关断电压大于或等于所述第一压敏电阻(RV1)的最大工作电压，所述第一瞬态过电压保护管(TVS1)的最大箝位电压小于所述第一压敏电阻(RV1)的损坏电压。

8.如权利要求5所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于，所述第二瞬态过电压保护管(TVS2)的额定反向关断电压大于或等于所述第二压敏电阻(RV2)的最大工作电压，所述第二瞬态过电压保护管(TVS2)的最大箝位电压小于所述第二压敏电阻(RV2)的损坏电压。

9.如权利要求2所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：所述气体放电管(G)的外部设有陶瓷密封壳体。

10.如权利要求2或9所述的一种具有过电流和过电压保护功能的直流电源防雷器，其特征在于：所述气体放电管(G)的直径不小于8mm。

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