在照明电路使用的保护电路的制作方法

本发明涉及一种在照明电路中使用的保护电路，特别是涉及用于防止共模浪涌。

背景技术：

1、电压浪涌对公共照明系统具有巨大的破坏性影响。它们会过早地磨损led驱动器和配电盘，并且会增加街道照明的服务中断。

2、除了对灯具造成材料损坏之外，由闪电引起的电压浪涌例如还会触发或损坏街道照明配电盘的电路板中的保护设备。电子照明系统易受过电压的影响已被广泛认识到。

3、浪涌过电压是可以达到数十千伏但仅持续几微秒的尖峰。尽管持续时间短，但其高能含量可能会对设备造成严重的问题。浪涌过电压有两种循环方式：差模和共模。差模过电压在线路导体之间循环：线对线或线对中性线。共模过电压出现在线路导体和地之间：例如，线对地或中性线对地。

4、led驱动器被设计用于向led布置施加恒定电流。非隔离驱动器是一种被广泛使用的led拓扑，其具有低成本、尺寸紧凑和高效率的优点。对于非隔离驱动器(例如，安装在金属芯印制电路板(mcpcb)上的led光源)来说，浪涌保护是一个特殊问题。在非隔离驱动器中，用磁栅将mcpcb上的led电耦合到输入。结果，led/mcpcb具有与输入基本相同的电压电势。因此，共模浪涌会被施加在mcpcb和地(即，外壳)之间。通常，mcpcb被放置在外壳附近，并且mcpcb对地存在较高的寄生电容。

5、共模浪涌保护需要通过将共模浪涌钳位到较低幅度来实现低残余电压，因为如果残余电压太高，则mcpcb对地的高寄生电容可能会被击穿。击穿防止增加了mcpcb的复杂性和成本。户外应用需要有效的浪涌保护。

6、对于诸如道路照明之类的室外应用，需要有例如10kv的高浪涌保护。应将共模残余电压钳位到尽可能低的钳位电压，以在浪涌事件期间保护led模块。然而，驱动器还应满足安全法规所需的介电强度(耐压测试)要求，这会导致更高的共模钳位电压。

7、耐压(介电强度)测试通常涉及在设备(例如，灯具)的输入施加两倍于标称ac rms电压加1000v的电压。输入需要维持这样的电压，因此不会使测试电压崩溃或将其钳位到较低值。

8、另一方面，浪涌测试通常涉及在灯具的输入处施加4kv或6kv的浪涌事件，并且灯具需要将输入处的电压钳位到相当低的水平，否则当使用非隔离驱动器时，4kv的残余电压将出现在照明板(所谓的l2板)上，并且l2 mcpcb无法承受如此高的电压。如下面将要讨论的，在耐压测试中维持电压和在浪涌测试中钳位和降低电压的要求可能会出现冲突。

9、us4455586公开了一种保护电路，其包括耦合在火线和中性线之间的瞬态电压抑制器(例如，变阻器)，以及包括另一电压抑制器(例如，另一变阻器)和气体放电管的接地路径。另一电压抑制器两端的电压再次导致高残余电压。

10、需要一种用于照明电路的保护电路，其能够满足耐压安全要求，同时还在浪涌保护事件期间提供低残余电压。

技术实现思路

1、cn111276957a公开了一种保护电路，其可以被有效地看作两个气体放电管的串联。

2、本发明由权利要求书限定。

3、本发明的构思是提供一种具有保护放电路径的保护电路，保护放电路径串联组合了气体放电管部件和电压触发电路。响应于电压触发组件不触发的第一电压，在电压触发电路两端生成大的电压降，从而在耐压测试期间维持输入电压。响应于电压触发组件被触发的第二(较大的)电压，在电压触发电路两端生成小的电压降。这减少了浪涌测试期间存在的残余电压。

4、根据本发明一方面的示例，提供了一种连接在电源输入和地之间的保护电路，包括：

5、具有输出节点的钳压电路；以及

6、连接在输出节点和地之间的放电电路，放电电路串联地包括：

7、气体放电管部件；以及

8、具有触发阈值的可控电压触发电路；

9、其中可控电压触发电路适于：

10、响应于电源输入和地之间的第一电压差，传导第一电流并提供第一电压降，其中第一电压差不足以在可控电压触发电路两端提供达到触发阈值的电压；以及

11、响应于电源输入和地之间的第二电压差，传导大于第一电流的第二电流，并且击穿以提供低的第二电压降，第二电压差大于第一电压差并且足以在可控电压触发电路两端提供达到触发阈值的电压。

12、该电路是共模浪涌保护电路。例如，在耐压测试期间施加第一电压，并且在浪涌测试期间施加第二电压差。电源输入通常有多个端子(例如，火线和中性)，并且可以在任一端子和地之间进行该测试。

13、目的是满足在耐压测试要求中维持输入电压的要求，同时在浪涌保护测试期间将电压钳位到较低的残余电压。这意味着可以选择保护电路的下游组件(例如，印制电路板)的较低击穿电压。在电流浪涌事件期间，较低的寄生电流通过这种印制电路板。这使得印制电路板的成本更低，热性能更高。

14、可以用具有较小电压变化范围的低额定电压的气体放电管部件。剩余电压可以由增加的可控电压触发电路取得。增加的可控电压触发电路使能在耐压测试中保持高阻抗，此时放电电路没有被触发，因此电流较小并且可控电压触发电路保持高阻抗。对于浪涌测试电压，该电压触发气体放电管以及可控电压触发电路，两者均变为低阻抗，因此浪涌测试中的电压被剩余钳压电路钳位到安全水平。

15、以这种方式，放电电路实现了小电流流动路径，其适于传导小电流并同时维持可控电压触发电路两端的高电压(但不大于触发阈值)。在耐压测试期间使用了这个小电流路径。

16、放电电路还实现传导路径，该传导路径适于使可控电压触发电路导通，使得当可控电压触发电路达到触发阈值时，可控电压触发电路两端的电压变低。该传导路径在浪涌测试期间被使用。

17、例如，可选地对于耐压测试，第一电压差等于在功率输入处接收的标称rms交流电压的两倍加1kv，并且钳压电路、可控电压触发电路或气体放电管均不适于在该第一电压差下被触发。这是典型的耐压测试电压。

18、可选地对于浪涌测试，第二电压差可以是4kv或更大，可控电压触发电路和气体放电管适于在该第二电压差下以基本为零的电压降击穿，并且钳压电路适于被触发并对电源输入和地之间的电压进行钳位。这是典型的浪涌测试电压。

19、气体放电管部件可以具有在500v至800v范围内的击穿标称电压，容差约为+/-20％，使得在施加第二电压差时将达到其最大可能的击穿电压(等于标称电压加100至160v(500v至800v的20％)的附加电压)。这可能是比现有电路中使用的组件电压更低的组件。例如，上下文中使用的典型的气体放电管部件具有2kv或更高的击穿标称电压，容差为+/-20％。因此，存在气体放电管的触发电压(等于2kv加400v(2kv的20％)的附加电压)过高而不会被浪涌电压触发的风险，使得浪涌电压不会被钳位并给下游电路留下很高的残余电压。

20、钳压电路可以适于在钳压电路被触发时将输出节点处的电压钳位到750v至1.5kv范围内的钳位电压值。例如，钳位电压是1kv左右。

21、例如，可控电压触发电路的触发阈值在高于钳位电压100v至400v的范围内。例如，触发阈值约为1.2kv。

22、例如，钳压电路包括串联的第一压敏电阻器和第二压敏电阻器，它们位于电源输入的火线和中性线之间，输出节点位于它们之间的连接点处。因此，由于共模浪涌可能发生在火线或中性线和地之间，因此钳压电路可以处理这两种情况。输出节点电压由压敏电阻器钳位。

23、第一压敏电阻器和第二压敏电阻器可以各自具有并联的电容器。这些电容器被用于影响电流的变化率，特别是用于加速可控电压触发电路的击穿。

24、例如，气体放电管部件适于响应于第二电压差而放电(即，击穿)，从而导致可控电压触发电路击穿并提供接近于零的第二电压降。

25、在第一示例中，可控电压触发电路包括sidac组件，并且气体放电管部件响应于第二电压差而导通，从而触发sidac组件。这是实现可控电压触发电路的第一选择。

26、在第二示例中，可控电压触发电路包括具有并联电阻路径的第二气体放电管部件。这是实现可控电压触发电路的第二选择。

27、例如，电阻路径的尺寸被设计为使得：当施加第一电压差时，电阻路径两端的电压低于触发阈值；并且当施加第二电压差时，电阻路径两端的电压达到触发阈值以提供第二气体放电管部件的放电(即，击穿)。

28、本发明还提供一种照明驱动器，包括：

29、市电输入；

30、如上所述的保护电路；

31、被连接到市电输入的整流器；以及

32、由整流器的输出供电的驱动电路。

33、驱动器电路例如是非隔离驱动器。

34、本发明还提供一种照明电路，包括：

35、上面定义的照明驱动器；以及

36、由照明驱动器驱动的led模块，所述led模块包括具有对地寄生电容的金属芯印制电路板。

37、参考下文描述的(多个)实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并被阐明。