專利名稱：一種防雷器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子電器產品的等電位防雷器。
由于接地式防雷器都必須接地線來瀉放雷電電流，而接地線又存在電阻(包括接地線的線電阻R0、雷電沖擊下接地線的感抗RL、接地線與大地的接觸電阻Rg)，所以此接地線是影響防雷效果的關鍵之所在。如

圖1所示，即使防雷器的接地電阻符合國家防雷接地標準(4歐姆)要求，設從電源進入的雷電脈沖電流為20KA時，流經接地線時所產生的壓降為4*20＝80KV；而實際上，A、B的電位等于上述電壓與防雷器的限制電壓、雷電暫態(tài)沖擊時的感抗電壓(視雷電的上升速度，雷電脈沖上升速度越快，感抗電壓越高)之和，此電壓可達到100KV以上。此時C點的電位仍為零電位，所以在設備的A、B與C點之間勢必造成過電壓擊穿，從而損壞設備。
即使在安裝電源、信號防雷器時，將它們采用如圖2所示的共地連接方法，這樣可以大大減少A、B與C點之間的電位差；但在安裝時，為安裝方便，通常將電源防雷器置于電源箱中，信號防雷器置于信號連接口，雖然是共地連接，但它們之間的共地連接線仍比較長，其寄生電感仍可致命。
對于高層建筑屋內的設備防雷和高山發(fā)射、接收設備的防雷，由于地處高空，加之山頂土壤干燥，使得接地線路變長；深埋地下的接地線長期受到土壤的侵蝕，都會導致接地電阻不符合要求，防雷效果自然明顯降低。
此外，接地式防雷器的安裝不夠方便，需要安裝接地線，需要耗費很大的人力物力，且需要專業(yè)知識才能安裝，不利于普及。
本實用新型所述的防雷器，由電源防雷電路和信號防雷電路組成，其特征在于電源防雷電路的交流電輸入端接市電，輸入交流電的相線和零線分別經兩組熔斷保護、濾波衰減及限流后與防雷器交流輸出端連接，在相線和零線的兩組熔斷保護之間，分別有一組放電箝位電路與防雷器的等電位線相連接，在交流輸出端有一壓敏電阻從相線接到零線；信號防雷電路的信號輸入端經濾波衰減后與信號輸出端連接，在濾波衰減處接一組放電箝位電路到防雷器的等電位線；上述的信號輸入、輸入電線，交流地線與防雷器的等電位線相連接。
本實用新型所述的防雷器效果好，其具有以下優(yōu)點1)它具備信號和電源同時防雷，即不管雷電從電源竄入還是從信號竄入，防雷器都能將雷電進行等電位處理，使設備各端口的電位相等，它們之間就沒有電位差，故設備就不會被過電壓擊穿損壞；2)產品采用等電位處理技術，對接地沒有嚴格的要求，一般用戶都能安裝使用；3)具有自動恢復功能，雷擊后能自動恢復，無需人工復位，保證設備不間斷工作；4)具盡終保護功能，當防雷器完全損壞后它能自動切斷電源，確保設備不再受雷擊。
如圖4所示，為所述的防雷器的詳細電路圖之一。圖中，電源防雷電路將交流220V輸入端的相線和零線分別分成多個通道，在每個通道當中串接兩個熔斷保護器RS，經熔斷保護后將各個通道連接一起接至濾波衰減及限流輸入端；在每個通道的兩個熔斷保護中間分別接壓敏電阻TVR其中一腳，另外一腳全部并聯(lián)連接后分別與三極放電管F1兩端引腳相連，三極放電管的中間引腳接防雷器的等電位線。
經熔斷保護及放電箝位后的電源相線和零線接扼流電感L1、L2的輸入端，輸出端的相線和零線分別經電阻R1、R2與交流220V輸出端相連接；在扼流電感輸入、輸出端的相線和零線之間分別跨接電容C1、C2，交流輸出口的相線與零線之間在跨接壓敏電阻TVR1，交流輸出端接設備的電源輸入。
上述電源防雷電路的工作原理如下a.當電源感應到雷電過電壓并達到防雷器220V交流輸入端時，電源線勢必對防雷器等電位線造成電位差，此電位差經過熔斷保護作用在壓敏電阻TVR及放電管F1兩端，迫使其放電泄流，保證了220V電源與等電位線之間的電位平衡。
b.采用三極放電管能使電源的相線、零線相對于等電位線具有良好的對稱性，能大幅減小管子的放電導通和截止放電的時間，因此能有效地抑制共模過電壓向差模過電壓轉化，從而較為顯著地改善等電位處理效果。
c.多只壓敏電阻并聯(lián)使用，比僅采用單個壓敏電阻可靠，如果采用單個壓敏電阻進行保護，一旦該電阻受到損壞則被保護電子設備就失去保護，采用多只壓敏電阻并聯(lián)保護后，由于壓敏電阻存在電氣參數分散性，流經各壓敏電阻的雷電電流也各不相同，故減小整體壓敏電阻性能的退化，采用多只壓敏電阻并聯(lián)保護后，還可以得到較低的箝位電壓和提高泄放雷電電流的能力。
d.壓敏電阻與放電管串聯(lián)使用，可使整個串聯(lián)支路總電容減到幾微法，有效防止壓敏電阻泄露電流對設備正常運行產生影響。
e.由于壓敏電阻的電氣參數分散性，在處理雷電時各自流量不同，其性能老化也不同，所以防雷器在多次雷擊后損壞時，首先損壞的是部分壓敏電阻開路或短路，當發(fā)生短路時，由于放電管具有續(xù)流作用，交流電會把串接在該壓敏電阻中的熔斷保護熔斷，將損壞短路后的壓敏電阻與保護電路脫離，有效防止部分壓敏電阻損壞后導致整個防雷器無法正常工作。當壓敏電阻全部損壞時，串接在壓敏電阻回路中的熔斷保護也全部熔斷，電源被切斷，切斷電源后可防止防雷器失效后雷電仍由線路竄入而損壞設備。
f.C1、C2、L1、L2組成低通濾波，大幅度降低60HZ以上的雷電過電壓波中的高頻分量，將熔斷保護及放電箝位處理后的過電壓波進一步濾除衰減，經R1、R2限流，壓敏電阻TVR進限幅箝位，使之沿電源線襲來的雷電過電壓限制在被保護設備可以耐受的水平。
g.低通濾波除了可以降低60HZ以上的雷電高頻成分以外，當雷電過電壓波經前級放電箝位并作用在底通濾波上時，扼流電感L1、L2還能產生與雷電過電壓波同極性的發(fā)射波，反射波與過電壓波疊加后會迅速升高前一級放電箝位兩端的電壓，促使其盡早動作泄流導通，同時L1、L2也能產生與過電壓波極性的折射波分量來降低作用于后極壓敏電阻
h.上雷電過電壓波的上升速度，改善第二級壓敏電阻的響應特性，使它更好更有效地發(fā)揮箝位限壓作用。
i.R1、R2主要對后級壓敏電阻回路電流進行限制，消耗過電壓的能量，防止壓敏電阻過流、過熱而損壞。
信號防雷電路的信號輸入芯線分兩路與信號輸出端相連接，一路經電容C3、C4、L4組成的高通濾波與信號輸出端相連接，一路經L5、C3、C4、L3組成的低通濾波與輸出端相連接，在高通濾波電感兩端并接放電管F3到地線，在低通濾波電容C5、C6兩端并接放電管F2和壓敏電阻到地線；信號的地線與交流電地線、防雷器的等電位線相連接。
上述的信號防雷電路的工作原理及特點如下a.C3、L4、C4組成高通濾波，L5、C5、L3、C6及壓敏電阻極間電容組成低通濾波，在高、低通濾波以外的雷電過電壓波將大幅度衰減。C3、C4高電壓電容對強大雷擊電流進行隔離，經C3耦合過的過電壓波放電管F3對等電位線瀉放，經C4耦合輸出變成低電壓、微電流到信號輸出端。低頻分量的雷電過電壓波經L5作用于壓敏電阻及放電管F2的兩端，迫使其對地線放電箝位，使之經L3輸出端的雷電過電壓降低到設備信號輸入端所承受的范圍。
b.采用高、低通濾波與放電管、壓敏電阻配合處理，有效解決壓敏電阻極間電容大而不能直接并接在信號線上及放電管響應速度慢而不能有效泄放雷電波頭大電流的缺點。
c.放電管與壓敏電阻并聯(lián)使用，可以克服壓敏電阻持續(xù)通過大電流其自身性能退化的缺點，當雷電過電壓作用在壓敏電阻和放電管兩端時，在放電管尚未導通之前，壓敏電阻首先導通箝位，接著放電管導通與壓敏電阻并聯(lián)分流，由于放電管導通箝位電壓比較低，從而縮短壓敏電阻通過大電流的時間，這種組合即能保證有足夠快的響應速度，又能增大防雷器對雷電過電壓的處理能力。實施例2如圖5所示，電源防雷電路與實施例1相同，而信號防雷電路采用另外一種具體的電路。外接信號的輸入線接防雷器的信號輸入端，信號輸入的兩條線分別經R3、R4、R5、R6到信號的輸出端，在信號輸入端的兩條信號線之間接三極放電管F4的兩邊腳，中間腳與防雷器等電位線相連接，輸出端的兩條線之間跨接瞬態(tài)二極管TVS，在R3、R4的中間跨接一壓敏電阻TVR到R5、R6的中間。
上述的信號防雷電路的工作原理及特點如下a.當感應雷電過電壓進入信號輸入端時，放電三極管首先對大電流過電壓進行放電箝位，使兩條信號線與等電位線三
b.者之間的電位趨于平衡；放電管處理后的殘壓則由R3-R6、TVR、TVS組成的二極防護進行箝位，使信號輸出端的過電壓降到極低水平。
c.采三極放電管，可以有效解決采用兩只單個放電管時的放電導通和截斷放電存在時間差，導致共模電壓向差模電壓轉化的缺點。
d.末級采用響應速度極快，箝位極低的瞬態(tài)抑制二極管，使雷電過電壓更加細膩。
權利要求1.一種防雷器，由電源防雷電路和信號防雷電路組成，其特征在于電源防雷電路的交流電輸入端接市電，輸入交流電的相線和零線分別經兩組熔斷保護RS、濾波衰減及限流后與防雷器交流輸出端連接，在相線和零線的兩組熔斷保護RS之間，分別有一組放電箝位電路與防雷器的等電位線相連接，在交流輸出端有一壓敏電阻TVR1從相線接到零線；信號防雷電路的信號輸入端經濾波衰減后與信號輸出端連接，在濾波衰減處接一組放電箝位電路到防雷器的等電位線；上述的信號輸入、輸入電線，交流地線與防雷器的等電位線相連接。
2.按權利要求1所述的一種防雷器，其特征在于所述的電源防雷電路中的交流輸入端的相線和零線分別分成多個通道，在每個通道當中串接兩個熔斷保護器RS，經熔斷保護后將各個通道連接一起接至濾波衰減及限流輸入端；在每個通道的兩個熔斷保護中間分別接壓敏電阻TVR其中一腳，另外一腳全部并聯(lián)連接后分別與三極放電管F1兩端引腳相連，三極放電管的中間引腳接防雷器的等電位線；經熔斷保護及放電箝位后的電源相線和零線接扼流電感L1、L2的輸入端，輸出端的相線和零線分別經電阻R1、R2與交流220V輸出端相連接；在扼流電感輸入、輸出端的相線和零線之間分別跨接電容C1、C2，交流輸出口的相線與零線之間在跨接壓敏電阻TVR1，交流輸出端接設備的電源輸入。
3.按權利要求1所述的一種防雷器，其特征在于所述的信號防雷電路的信號輸入芯線分兩路與信號輸出端相連接，一路經電容C3、C4、L4組成的高通濾波與信號輸出端相連接，一路經L5、C3、C4、L3組成的低通濾波與輸出端相連接，在高通濾波電感兩端并接放電管F3到地線，在低通濾波電容C5、C6兩端并接放電管F2和壓敏電阻到地線；信號的地線與交流電地線、防雷器的等電位線相連接。
4.按權利要求1所述的一種防雷器，其特征在于所述的防雷器的兩條信號輸入芯線分別經串聯(lián)的R3、R4及串聯(lián)的R5、R6到信號的輸出端，在信號輸入端的兩條信芯線號線之間接三極放電管F4的兩邊腳，中間腳與防雷器等電位線相連接，輸出端的兩條線之間跨接瞬態(tài)二極管TVS，在R3、R4的中間跨接一壓敏電阻TVR到R5、R6的中間。
專利摘要本實用新型公開了一種防雷器。其由電源防雷電路和信號防雷電路組成，電輸入端接市電，輸入交流電的相線和零線分別經兩組熔斷保護、濾波衰減及限流后與防雷器交流輸出端連接，在相線和零線的兩組熔斷保護之間，分別有一組放電箝位電路與等電位線相連接，在交流輸出端有一壓敏電阻從相線接到零線；信號輸入端經濾波衰減后與信號輸出端連接，在濾波衰減處接一組放電箝位電路到等電位線；信號輸入、輸入電線，交流地線與等電位線相連接。所述的防雷器，可解決現有接地式防雷器各方面的不足，使用戶投資少，效果好，把雷電對用戶造成的經濟損失降到最低。
文檔編號H02H9/06GK2569411SQ0227248
公開日2003年8月27日 申請日期2002年8月14日 優(yōu)先權日2002年8月14日
發(fā)明者王德奎 申請人:李錦添