浪涌保护电路及开关电源的制作方法

本技术涉及电力电子，尤其涉及一种浪涌保护电路及开关电源。

背景技术：

1、随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，消费类电子产品的应用越来越广泛。消费类电子产品是消费者在生活工作中使用的各种电子产品，包括电源适配器、电视(television,tv)电源等开关电源。浪涌是电路在遭受雷击、接通、断开电感负载等情况下产生很高的过电压，也是一种瞬变干扰，消费类电子产品工作时容易受到浪涌的负面影响，发生故障或损坏，因此需要关注其抗浪涌能力。

2、根据iec61000-4-5标准，电子产品和电气产品需要通过浪涌抗扰度试验。目前可以在电子产品中增加抗浪涌元件以实现抗浪涌，但由于电子产品内部电子元件的小型化要求，如何在保证电子元件抗浪涌能力的同时满足电路小型化要求其是一个需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种浪涌保护电路及开关电源，可在实现电路的浪涌保护功能的同时减小电路元件尺寸，降低电路体积，节省电路空间，满足电路小型化要求。

2、第一方面，本实用新型提供了一种浪涌保护电路，包括第一钳位单元和放电单元。其中，第一钳位单元的输入端用于通过交流-直流变换单元连接交流电源。第一钳位单元包括半导体放电管tss和钳位电容，tss与钳位电容串联后接地，钳位电容与放电单元并联。这里，钳位电容可以为电解电容。上述浪涌保护电路中的tss用于在tss的电压大于tss的动作电压时导通，使得钳位电容的电压充电以吸收浪涌能量；放电单元用于释放钳位电容上的浪涌能量。这里，tss的动作电压为使得tss导通的最大电压。

3、在此实施例中，在浪涌保护电路中可利用tss和钳位电容构成的第一钳位单元对浪涌进行分流导通，tss在其电压大于其动作电压时导通，使得钳位电容开始充电以吸收浪涌能量；与钳位电容并联的放电单元提供放电通路使得钳位电容上存储的浪涌能量可泄放至地，从而实现了对浪涌的分流泄放，提高了对被保护电路的浪涌保护效果。由于tss在浪涌出现前处于关断状态，因此钳位电容在浪涌出现时的初始电压为0，该钳位电容的容量要求较低，可使得钳位电容的尺寸降低，从而实现电路抗浪涌的同时满足电路小型化要求。

4、在一种可行的实施方式中，上述放电单元可以包括电阻，该电阻的一端连接上述tss与钳位电容的串联连接点，该电阻的另一端接地。该电阻可以为常规电阻。在此实施例中，该电阻与钳位电容并联，可以在钳位电容因浪涌充电至一定程度，tss关断时，与钳位电容构成放电通路，使得钳位电容上存储的浪涌能量通过该电阻泄放至地，从而实现抗浪涌，该电路结构简单，元件体积小，可节省电路空间。另外，当浪涌未出现时tss没有导通，那么钳位电容的初始电压为0，电阻不消耗能量，从而可以节省能量，提高电路效率。

5、在一种可行的实施方式中，上述电路还包括第二钳位单元，上述交流电源通过该第二钳位单元与交流-直流变换单元的输入端连接；第二钳位单元用于在第二钳位单元的电压大于第一电压时将该第二钳位单元的电压钳位至第二电压，其中，第一电压大于第二电压。这里，第一电压即为第二钳位单元的动作电压。这里，第二钳位单元相比第一钳位单元更靠近交流电源的输入端，可在浪涌出现时先开始动作，对浪涌能量进行一次泄放，使得到达第一钳位单元的浪涌电压/浪涌电流更小。在此实施例中，浪涌保护电路中的第二钳位单元和第一钳位单元共同作用，可实现多级浪涌防护，提高该浪涌保护电路的抗浪涌能力。

6、在一种可行的实施方式中，上述第二钳位单元可以包括压敏电阻mov。该mov可在浪涌出现时将其两端的电压钳位至第二电压，实现对浪涌的抑制，保护后级电路。该浪涌保护电路还可以包括气体放电管(gas discharge tube,gdt)等元件，该气体放电管可以与mov串联，降低mov的泄露电流，减缓mov的性能劣化。本实用新型对该第二钳位单元中包括的mov的数量不进行限制，具体可以基于电路需求进行确定。

7、在一种可行的实施方式中，上述电路还包括退耦单元，第二钳位单元通过该退耦单元与交流-直流变换单元的输入端连接；该退耦单元可用于在浪涌出现时提供退耦阻抗以使得到达退耦单元的后级电路的浪涌电压降低。在此实施例中，退耦单元的存在，可提供退耦阻抗使得浪涌在其上形成压降，从而使得到达其后级电路的浪涌电压降低，降低了后级电路中元件损坏的可能性，提高了浪涌保护电路的可靠性和浪涌保护效果。

8、在一种可行的实施方式中，退耦单元可以包括共模电感和热敏电阻中的至少一种；当该退耦单元包括共模电感和热敏电阻时，该热敏电阻的一端连接交流电源的第一端，该热敏电阻的另一端连接共模电感的一个输入端，共模电感的两个输出端连接交流-直流变换单元的输入端，其中，热敏电阻为负温度系数的热敏电阻。上述共模电感和热敏电阻作为退耦单元，可使得浪涌经过第二钳位单元后在该退耦单元上产生压降，致使到达第一钳位单元的浪涌电压进一步减少，从而实现浪涌能量的层层泄放，有利于提高浪涌保护效果。

9、在一种可行的实施方式中，上述交流-直流变换单元可以包括全桥整流电路，该全桥整流电路可以包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，上述第一二极管的第二端连接上述第二二极管的第二端，上述第一二极管的第一端连接上述第四二极管的第二端；上述第三二极管的第二端连接上述第二二极管的第一端，上述第三二极管的第一端连接上述第四二极管的第一端；上述第一二极管的第一端和上述第二二极管的第一端作为上述全桥整流电路的输入端，上述第一二极管的第二端和上述第三二极管的第一端作为上述全桥整流电路的输出端。这里，上述各二极管的第一端可以为二极管的阳极，各二极管的第二端可以为二极管的阴极。可选的，该交流-直流变换单元也可以包括由两个二极管构成的半桥整流电路或其他整流电路。在此实施例中，该交流-直流变换单元可以将交流电转换为直流电，使得上述第一钳位单元中的钳位电容能正常进行充放电，实现浪涌保护功能。

10、第二方面，本实用新型提供了一种开关电源，包括功率变换电路和浪涌保护电路，上述功率变换电路与上述浪涌保护电路并联连接；上述功率变换电路的输出端用于连接负载；上述浪涌保护电路包括第一钳位单元和放电单元，上述第一钳位单元的输入端用于通过交流-直流变换单元连接交流电源；上述第一钳位单元包括半导体放电管tss和钳位电容，上述tss与上述钳位电容串联后接地，上述钳位电容与上述放电单元并联；

11、上述tss用于在tss的电压大于上述tss的动作电压时导通，使得上述钳位电容充电以吸收浪涌能量；

12、上述放电单元用于释放上述钳位电容上的浪涌能量以降低浪涌对上述功率变换电路的冲击；

13、上述功率变换电路用于对上述交流电源提供的交流电能进行功率变换后为上述负载供电。

14、在一种可行的实施方式中，上述放电单元包括电阻，上述电阻的一端连接上述tss与上述钳位电容的串联连接点，上述电阻的另一端接地。

15、在一种可行的实施方式中，上述浪涌保护电路还包括第二钳位单元，上述交流电源通过上述第二钳位单元与上述交流-直流变换单元的输入端连接；上述第二钳位单元用于在上述第二钳位单元的电压大于第一电压时将上述第二钳位单元的电压钳位至第二电压，上述第一电压大于上述第二电压。

16、在一种可行的实施方式中，上述浪涌保护电路还包括退耦单元，上述第二钳位单元通过上述退耦单元与上述交流-直流变换单元的输入端连接；上述退耦单元用于在浪涌出现时提供退耦阻抗以使得到达所述退耦单元的后级电路的浪涌电压降低。

17、在一种可行的实施方式中，上述退耦单元包括共模电感和热敏电阻中的至少一个，上述热敏电阻为负温度系数的热敏电阻。

18、在一种可行的实施方式中，上述交流-直流变换单元包括全桥整流电路，上述全桥整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，上述第一二极管的第二端连接上述第二二极管的第二端，上述第一二极管的第一端连接上述第四二极管的第二端；上述第三二极管的第二端连接上述第二二极管的第一端，上述第三二极管的第一端连接上述第四二极管的第一端；上述第一二极管的第一端和上述第二二极管的第一端作为上述全桥整流电路的输入端，上述第一二极管的第二端和上述第三二极管的第一端作为上述全桥整流电路的输出端。

19、在此实施例中，开关电源中的浪涌保护电路可与功率变换电路并联，该浪涌保护电路利用第一钳位单元中的tss使得钳位电容充电以分流浪涌，并通过放电单元使钳位电容将浪涌能量泄放至地，实现对功率变换电路的浪涌保护，提高了开关电源的使用寿命和工作稳定性。该tss与钳位电容共同作用可使得钳位电容的尺寸降低，从而减小了开关电源中的元件尺寸，有利于开关电源中的电路小型化。

20、第三方面，本实用新型提供了一种电子设备，包括被保护电路和如第一方面以及第一方面任一种可能实施方式中的浪涌保护电路，该被保护电路与上述浪涌保护电路并联连接；上述浪涌保护电路用于限制上述被保护电路的浪涌电压；上述被保护电路用于接收上述交流电源提供的交流电能并消耗电能。在此实施例中，该电子设备中的浪涌保护电路中可利用tss和钳位电容构成的第一钳位单元以及放电单元对浪涌进行分流，泄放部分浪涌能量，实现对被保护电路的浪涌保护。该电子设备对钳位电容的容量要求较低，钳位电容的尺寸小，可以在实现电路抗浪涌的同时满足电路小型化要求。