一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及了一種交換機(jī)電源浪涌保護(hù)電路，具體地說是一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路。該電路的關(guān)鍵在于：至少包括串聯(lián)在直流供電電源與下一級(jí)電路之間的浪涌抑制電路、EMI濾波電路以及大功率整流二極管，當(dāng)浪涌沖擊通過電源線引入時(shí)，絕大部分能量通過浪涌抑制電路泄放、吸收，之后，通過后面的EMI濾波電路及大功率整流二極管得到進(jìn)一步的抑制，使得浪涌沖擊的干擾在下一級(jí)電路可接受的范圍內(nèi)，起到了很好的防浪涌沖擊作用，且在不拆除防護(hù)器件的情況下，也能通過介質(zhì)強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)試，增強(qiáng)了保護(hù)電路的適用性和可靠性。
【專利說明】一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種交換機(jī)電源浪涌保護(hù)電路，具體涉及一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]目前電力行業(yè)中采用的卡軌式工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)大多采用直流電源供電，近幾年，隨著工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用地位的逐漸提高，對(duì)交換機(jī)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來越高，由于電力行業(yè)應(yīng)用環(huán)境極為惡劣，在交換機(jī)的EMC認(rèn)證中，對(duì)低壓直流供電的交換機(jī)的電源端口增加了浪涌(沖擊)測(cè)試等級(jí)要求，具體為共?！?.0kV，差?！?.0kV，測(cè)試波形為1.2/50 (8/20) us，目前業(yè)內(nèi)已有一些成熟的防護(hù)電路，但是這些防護(hù)電路設(shè)計(jì)在耐壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)(安規(guī)介質(zhì)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn))時(shí)，因漏電流大測(cè)試不能通過。通常情況下會(huì)采取拆除防護(hù)器件的方式通過安規(guī)測(cè)試，這不僅不符合新的《電力工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范》的要求，也不滿足交換機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用。
[0003]針對(duì)以上問題，本文提出了一種交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)交換機(jī)電源端口浪涌(沖擊)防護(hù)，提高了交換機(jī)在極端惡劣環(huán)境中運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型公開了一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路，具體地說是一種應(yīng)用于工業(yè)通信設(shè)備中的直流電源浪涌(沖擊)保護(hù)電路。該電路的關(guān)鍵在于:至少包括串聯(lián)在直流供電電源與下一級(jí)電路之間的浪涌抑制電路、EMI濾波電路以及大功率整流二極管，當(dāng)浪涌(沖擊)通過電源線引入時(shí)，絕大部分能量通過浪涌抑制電路泄放、吸收，之后，通過后面的EMI濾波電路及大功率整流二極管得到進(jìn)一步的抑制，使得浪涌(沖擊)的干擾在下一級(jí)電路可接受的范圍內(nèi)，起到了很好的防浪涌(沖擊)作用，且在不拆除防護(hù)器件的情況下，也能通過介質(zhì)強(qiáng)度試驗(yàn)，增強(qiáng)了保護(hù)電路的適用性和可靠性。
[0005]本實(shí)用新型是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路，所述的直流電源浪涌保護(hù)電路包括串聯(lián)在直流供電電源與下一級(jí)電路之間的浪涌抑制電路和EMI濾波電路，所述浪涌抑制電路包括:溫度保險(xiǎn)絲F1、壓敏電阻M0V1、放電管QT1、磁芯電感LI和L2、X型電容(:1、￥型電容02和C3以及接地PE線；
[0006]所述壓敏電阻MOVl的一端串聯(lián)一個(gè)所述溫度保險(xiǎn)絲Fl連接所述直流供電電源的正極，所述壓敏電阻MOVl的另一端連接所述直流供電電源的負(fù)極，且通過所述放電管QTl連接所述接地PE線,所述磁芯電感LI連接在所述直流供電電源的正極與所述EMI濾波電路的輸入正極之間，所述磁芯電感L2連接在所述直流供電電源的負(fù)極與所述EMI濾波電路的輸入負(fù)極之間，所述X型電容Cl跨接在所述EMI濾波電路的輸入正、負(fù)極之間，所述Y型電容C2跨接在所述EMI濾波電路的輸入正級(jí)與接地PE線之間，所述Y型電容C3跨接在所述EMI濾波電路的輸入負(fù)級(jí)與接地PE線之間。
[0007]進(jìn)一步地，所述浪涌抑制電路中的磁芯電感L1、L2以及X型電容Cl、Y型電容C2和C3組成第一級(jí)LC濾波電路，抑制浪涌(沖擊)中的高頻成分干擾。
[0008]所述直流電源浪涌保護(hù)電路EMI濾波電路由共模電感L3以及X型電容C6、Y型電容C4和C5組成第二級(jí)LC濾波電路，抑制內(nèi)部電源電路對(duì)所述供電電源的干擾及進(jìn)一步抑制浪涌(沖擊)中的高頻成分干擾；
[0009]更進(jìn)一步地，所述浪涌抑制電路中的壓敏電阻MOVl的壓敏電壓值>直流供電電源輸入值X2.2，放電管的動(dòng)作電壓彡1000V,通流量為l0.0kA。
[0010]所述的X型電容Cl、C6選用紋波電流大的聚酯薄膜電容，容值為luF，耐壓值為100V，所述的Y型電容C2、C3、C4、C5選用貼片的高壓陶瓷電容，容值為4.7nF，耐壓值為2.0kV0
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述的直流電源浪涌保護(hù)電路還包括所述EMI濾波電路與下一級(jí)電路之間串聯(lián)的大功率整流二極管D1、D2。
[0012]本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)是，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下圖結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]參照說明書附圖對(duì)本發(fā)明的方法作以下詳細(xì)地說明。
[0016]如圖1所示，為便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施相關(guān)的部分，包括串聯(lián)在直流供電電源與下一級(jí)電路之間的浪涌抑制電路(11 )，用于泄放、吸收浪涌(沖擊)時(shí)的高能量干擾；串聯(lián)在浪涌抑制電路(11)與大功率整流二極管Dl、D2之間的EMI濾波電路(12 )。
[0017]如圖1所示，浪涌抑制電路(11)包括:溫度保險(xiǎn)絲F1、壓敏電阻M0V1、放電管QT1、磁芯電感LI和L2、X型電容Cl、Y型電容C2和C3。壓敏電阻MOVl的一端串聯(lián)溫度保險(xiǎn)絲Fl連接直流供電電源的正極(VIN+)，壓敏電阻MOVl的另一端連接直流供電電源的負(fù)極(VIN-)，且通過放電管QTl連接到接地PE線，磁芯電感LI連接在直流供電電源的正極(VIN+)與EMI濾波電路(12)的輸入正極(+ )之間，磁芯電感L2連接在直流供電電源的負(fù)極(VIN-)與EMI濾波電路(12)的輸入負(fù)極(-)之間，X型電容Cl跨接在EMI濾波電路(12)的輸入正( + )、負(fù)極(_)之間，Y型電容C2跨接在EMI濾波電路的輸入正級(jí)(+ )與接地PE線之間，Y型電容C3跨接在EMI濾波電路(12)的輸入負(fù)級(jí)(_)與接地PE線之間。
[0018]其中，壓敏電阻M0V1、放電管QTl均是大通流量的浪涌保護(hù)器件，放置在整個(gè)保護(hù)電路的最前端(直流電源浪涌入口)，其中，壓敏電阻MOVl和放電管QTl形成差模加共模防護(hù)，起到泄放、吸收浪涌時(shí)的高能量干擾的作用，同時(shí)亦保護(hù)了后面的電路。溫度保險(xiǎn)絲Fl的作用是避免因壓敏電阻的劣化(或失效)而產(chǎn)生的安全隱患，保障系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。在選擇溫度保險(xiǎn)絲Fl時(shí)要求通流容量足夠大，以滿足最大20kA(8/20us)浪涌電流的沖擊。
[0019]由于浪涌通過前端的防護(hù)器件后，還有一定的殘壓干擾，會(huì)對(duì)下一級(jí)電路造成影響，所以在浪涌抑制電路(11)里設(shè)置了磁芯電感L1、L2以及X、Y型電容C1、C2、C3，對(duì)殘壓進(jìn)行進(jìn)一步的抑制。其中，磁芯電感L1、L2和X型電容Cl形成的LC低通濾波電路，吸收差模殘壓干擾；磁芯電容L1、L2和Y型電容形成的LC低通濾波電路，吸收共模殘壓干擾。采L1、L2用磁芯電感是確保通流量足夠大時(shí)不會(huì)引起電感磁飽和，電感量在68-100uH之間。
[0020]如圖1所示的EMI濾波電路(12)包括:共模電感L3以及X型電容C6、Y型電容C4和C5。共模電感L3的第一線圈的第一端I與第二線圈的第一端3位于EMI濾波電路(12)的入電回路中，共模電感L3的第一線圈的第二端2與第二線圈的第二端4位于EMI濾波器
(12)的出電回路中。Y型電容C4跨接在共模電感L3的第一線圈的第二端2與接地PE線之間，Y型電容C5跨接在共模電感L3的第二線圈的第二端4與接地PE線之間；X型電容C6跨接在共模電感L3的第一線圈的第二端2與第二線圈的第二端4之間。共模電感第一線圈的第一端I與共模電感第二線圈的第一端3為同極性端。EMI濾波電路(12)的作用:一方面，對(duì)浪涌抑制電路(11)殘余的干擾進(jìn)一步吸收抑制；另一方面，防止直流供電電源的輻射進(jìn)入內(nèi)部系統(tǒng)，同時(shí)也防止內(nèi)部系統(tǒng)的輻射進(jìn)入直流供電電源。共模電感L3的電感值為ImH。
[0021 ] X型電容Cl、C6采用紋波電流大的聚酯薄膜電容，容值為luF，耐壓值為100V ；Y型電容C2、C3、C4、C5采用貼片的高壓陶瓷電容，容值為4.7nF，耐壓值為2.0kV。
[0022]如圖1所示的浪涌防護(hù)電路還包括大功率整流二極管Dl、D2。整流二極管Dl連接在共模電感L3的第一線圈的第二端2與下一級(jí)電路輸入的正極(+ )之間，整流二極管D2連接在共模電感L3的第二線圈的第二端4與下一級(jí)電路輸入的負(fù)極(-)之間。大功率整流二極管Dl、D2的作用是下一級(jí)電路電源極性反接保護(hù)，同時(shí)對(duì)負(fù)極性的浪涌干擾有一定的抑制作用。
[0023]本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于共模防護(hù)時(shí)放電管的參數(shù)選取，放電管的啟動(dòng)電壓不僅要符合共模浪涌(沖擊)時(shí)高能量的快速泄放，同時(shí)也要符合安規(guī)測(cè)試介質(zhì)強(qiáng)度測(cè)試要求。共模浪涌高能量泄放要求放電管的動(dòng)作電壓越低越好，而安規(guī)測(cè)試介質(zhì)強(qiáng)度(耐壓)測(cè)試要求能滿足對(duì)地線PE ^ 500V的工頻電壓，漏電流足夠下，即要求放電管的動(dòng)作電壓大于等于710V，權(quán)衡浪涌保護(hù)與安規(guī)要求，放電管的動(dòng)作電壓選取1000V。
[0024]實(shí)施本實(shí)用新型方案，在交換機(jī)整機(jī)電源端口浪涌(沖擊)測(cè)試試驗(yàn)中通過IEC61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)要求的4級(jí)型式測(cè)試，即共模±4.0kV,差?！?.0kV，且安規(guī)介質(zhì)強(qiáng)度測(cè)試中550V工頻電壓耐壓測(cè)試，漏電流小于2mA，滿足《電力工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范》要求。
[0025]以上所述的本實(shí)用新型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)直流電源浪涌保護(hù)電路，其特征在于:該保護(hù)電路包括串聯(lián)在直流供電電源與下一級(jí)電路之間的浪涌抑制電路(11)和EMI濾波電路(12 )，所述浪涌抑制電路(11)包括:溫度保險(xiǎn)絲F1、壓敏電阻M0V1、放電管QT1、磁芯電感LI和L2、X型電容C1、Y型電容C2和C3以及接地PE線；所述壓敏電阻MOVl的一端串聯(lián)一個(gè)所述溫度保險(xiǎn)絲Fl連接直流供電電源的正極，所述壓敏電阻MOVl的另一端連接直流供電電源的負(fù)極，且通過放電管QTl連接接地PE線，所述磁芯電感LI連接在直流供電電源的正極，EMI濾波電路(12)的輸入正極(+ )之間，所述磁芯電感L2連接在直流供電電源的負(fù)極與EMI濾波電路(12)的輸入負(fù)極(_)之間，X型電容Cl跨接在所述EMI濾波電路(12)的輸入正、負(fù)極之間，Y型電容C2跨接在EMI濾波電路的輸入正級(jí)(+ )與接地PE線之間，所述Y型電容C3跨接在所述EMI濾波電路(12)的輸入負(fù)級(jí)(_)與接地PE線之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浪涌保護(hù)電路，其特征在于:所述浪涌抑制電路(11)中的磁芯電感L1、L2以及X型電容Cl、Y型電容C2和C3組成第一級(jí)LC濾波電路，抑制浪涌中的高頻成分干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浪涌保護(hù)電路，其特征在于:所述EMI濾波電路(12)由共模電感L3以及X型電容C6、Y型電容C4和C5組成第二級(jí)LC濾波電路，抑制內(nèi)部電源電路對(duì)供電電源的干擾及進(jìn)一步抑制浪涌中的高頻成分干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浪涌保護(hù)電路，其特征在于:所述壓敏電阻MOVl的壓敏電壓值彡直流供電電源輸入值X2.2，放電管的動(dòng)作電壓彡1000V,通流量為l0.0kA。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的浪涌保護(hù)電路，其特征在于:所述的X型電容Cl選用紋波電流大的聚酯薄膜電容，容值為luF，耐壓值為100V，所述的Y型電容C2、C3選用貼片的高壓陶瓷電容，容值為4.7nF，耐壓值為2.0Kv0
6.權(quán)利要求3中所述的浪涌保護(hù)電路，其特征在于:所述的X型電容C6選用紋波電流大的聚酯薄膜電容，容值為luF，耐壓值為100V，所述的Y型電容C4、C5選用貼片的高壓陶瓷電容，容值為4.7uF，耐壓值為2.0kV。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的浪涌保護(hù)電路，其特征還在于:所述EMI濾波電路(12)與下一級(jí)電路之間串聯(lián)的大功率整流二極管D1、D2。
【文檔編號(hào)】H02H9/06GK204068243SQ201420385586
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】周厚明, 吳耀文 申請(qǐng)人:武漢邁威光電技術(shù)有限公司