摘要：本文分析了雷擊浪涌的特性，對(duì)如何正確使用電涌抑制器使其符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的安規(guī)要求進(jìn)行了分析探討，并給出了抗雷擊浪涌的開(kāi)關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)方案。

　　序言

　　雷電會(huì)對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，甚至?xí)p壞電子設(shè)備。瞬間高電壓的雷擊浪涌以及信號(hào)系統(tǒng)浪涌是引起電子設(shè)備產(chǎn)品安全性能下降的重要原因，因此越來(lái)越多的產(chǎn)品開(kāi)始設(shè)計(jì)帶有抗雷擊浪涌電路，這些電路雖然功能上能滿足防雷擊浪涌的要求，但是在選擇和使用浪涌抑制器的種類和抗雷擊浪涌線路的設(shè)計(jì)上，卻不能滿足信息技術(shù)類產(chǎn)品通用安全標(biāo)準(zhǔn) IEC60950-1 2005版的要求，這將給產(chǎn)品通過(guò)安全測(cè)試帶來(lái)麻煩。該版標(biāo)準(zhǔn)加入了對(duì)電涌抑制器的要求，本文將結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)在信息技術(shù)類設(shè)備中如何正確選擇和使用電涌抑制器以及符合安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求的抗雷擊浪涌線路的設(shè)計(jì)給出相關(guān)指導(dǎo)建議。

　　一、雷擊浪涌產(chǎn)生的途徑

　　常見(jiàn)的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通訊網(wǎng)絡(luò)線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。浪涌也被稱為瞬態(tài)過(guò)電壓，一般是指在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的高頻尖峰沖擊電壓或電流。浪涌電壓可以從電源線或信號(hào)線等途徑竄入電子設(shè)備，因此雷擊浪涌分為電源浪涌和信號(hào)系統(tǒng)浪涌：1）電源浪涌。

　　電源浪涌并不僅源于雷擊，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負(fù)荷時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電源浪涌，電網(wǎng)綿延千里，不論是雷擊還是線路浪涌發(fā)生的幾率都很高。當(dāng)距你幾百公里的遠(yuǎn)方發(fā)生了雷擊時(shí)，雷擊浪涌通過(guò)電網(wǎng)光速傳輸，經(jīng)過(guò)變電站等衰減，到你的電子設(shè)備時(shí)可能仍然有上千伏，這個(gè)高壓很短，只有幾十到幾百個(gè)微秒，這對(duì)于電子設(shè)備的半導(dǎo)體元件有很大的損害。2）信號(hào)系統(tǒng)浪涌。信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓的主要來(lái)源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無(wú)線電干擾和靜電干擾。金屬物體（如寬帶網(wǎng)絡(luò)線路、電話線路）受到這些干擾信號(hào)的影響，會(huì)使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。

　　二、正確選擇使用浪涌抑制器

　　在低壓配電系統(tǒng)中，對(duì)于浪涌過(guò)電壓的保護(hù)，一般是在被保護(hù)設(shè)備前加裝保護(hù)設(shè)備，如由壓敏電阻、放電管、瞬態(tài)抑制二極管等過(guò)電壓保護(hù)元件組成的浪涌保護(hù)器。這些浪涌保護(hù)器件工作原理不同，但有相似的伏安特性，即當(dāng)兩端電壓高于啟動(dòng)電壓后，通過(guò)的電流呈指數(shù)規(guī)律增加，而電壓則被抑制在一定的范圍內(nèi)，幾乎不隨電流的變化而變化；當(dāng)兩端的電壓低于啟動(dòng)電壓時(shí)，器件呈高阻態(tài)，通過(guò)的電流很小。浪涌保護(hù)器件大致分為限幅型、開(kāi)關(guān)型和混合型等幾種類型，它是低壓系統(tǒng)和電子設(shè)備可靠運(yùn)行的保障。由于浪涌抑制抑制器的正確使用關(guān)系到產(chǎn)品的重要安全防護(hù)，是產(chǎn)品安規(guī)的關(guān)鍵元器件，在里需要控制廠家、型號(hào)和參數(shù)。

　　IEC60950-1 2005版加入了對(duì)浪涌抑制器的要求，下面就標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定逐條進(jìn)行分析探討。

　　IEC60950-1:2005版條款1.5.9.1要求：“在二次電路中，允許使用任何類型的電涌抑制器，包括電壓敏感電阻器（VDR）。如果電涌抑制器用在電路中，那么應(yīng)當(dāng)是VDR并且應(yīng)當(dāng)符合附錄Q.注1:VDR有時(shí)是指壓敏電阻器或金屬氧化物壓敏電阻器（MOV）。在本標(biāo)準(zhǔn)含義內(nèi)，諸如氣體放電管，碳?jí)K之類的裝置和具有非線性電壓/電流特性的半導(dǎo)體器件不認(rèn)為是VDR.”這一條款限制了在電路中使用的用來(lái)抑制電源浪涌的電涌抑制器只能是電壓敏感電阻器（VDR），而不能是其它類型的電涌抑制器。由于IEC60950舊版本對(duì)電涌抑制器的使用并沒(méi)有特別要求，很多用于通訊類的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品在側(cè)電路中使用了氣體放電管等非VDR器件，因此在新版標(biāo)準(zhǔn)正實(shí)施的過(guò)渡期內(nèi)，這些產(chǎn)品的生產(chǎn)商應(yīng)及時(shí)更換成VDR類的電涌抑制器，并且選用符合標(biāo)準(zhǔn)附錄Q（見(jiàn)附表一）測(cè)試要求的供應(yīng)商的產(chǎn)品。在二次電路中使用的電涌抑制器，一般用來(lái)抑制信號(hào)系統(tǒng)浪涌，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這類電涌抑制器沒(méi)有特殊的要求。

　　三、抗雷擊浪涌電路的設(shè)計(jì)

　　對(duì)于VDR的保護(hù)，IEC60950-1:2005版條款1.5.9.2有明確的要求：“為了防護(hù)：1）大于續(xù)電壓的暫態(tài)過(guò)電壓，2）由于VDR內(nèi)部泄漏電流引起的熱過(guò)載，和3）短路故障時(shí)VDR的燃燒和爆裂，應(yīng)當(dāng)與VDR串連連接一個(gè)具有適當(dāng)分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦费b置。這個(gè)要求不適用于在限流電路中的VDR.”產(chǎn)品設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)根據(jù)此條要求在電路正確的位置增加適當(dāng)分?jǐn)嗄芰Φ臄嗦费b置，例如串接合適規(guī)格的保險(xiǎn)絲，用以保證產(chǎn)品在安規(guī)測(cè)試中的短路等故障模擬測(cè)試項(xiàng)目中能夠順利的通過(guò)測(cè)試。

　　在IEC60950-1:2005版標(biāo)準(zhǔn)中，允許VDR橋接功能絕緣和基本絕緣，但橋接附加絕緣、雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣是不允許的。對(duì)于橋接基本絕緣的VDR,標(biāo)準(zhǔn)條款1.5.9.4有以下基本要求：“如果VDR的一側(cè)按2.6.1a）接地，那么允許用VDR來(lái)橋接基本絕緣。具有這種VDR橋接基本絕緣的設(shè)備應(yīng)當(dāng)是如下之一：1）B型可插式設(shè)備，或2）性連接式設(shè)備，或3）具有性連接的保護(hù)接地導(dǎo)體裝置的設(shè)備，并且提供了安裝該導(dǎo)體的說(shuō)明?！蓖ㄟ^(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)這一條款的解讀，可以認(rèn)為只有當(dāng)產(chǎn)品的保護(hù)接地是非?？煽康那闆r下，才能用VDR跨接基本絕緣。為了抑制相線或零線上引入的雷擊過(guò)電壓，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者會(huì)在相線或零線到保護(hù)地的基本絕緣之間跨接電涌抑制器，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，只有當(dāng)產(chǎn)品符合了上述三個(gè)條件下，才能來(lái)這樣使用，否則其它任何情況都是禁止使用的，這一點(diǎn)應(yīng)引起產(chǎn)品設(shè)計(jì)者的足夠重視。

　　基于節(jié)雷擊浪涌產(chǎn)生途徑的分析，可以參考圖一所示的開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)。為了抑制電源浪涌，在的L、N線之間和L、N對(duì)保護(hù)地之間串接了浪涌抑制器（該產(chǎn)品必須符合條款1.5.9.4的要求），而在次級(jí)側(cè)的信號(hào)輸出電路到保護(hù)地之間串接浪涌抑制器用來(lái)防止信號(hào)系統(tǒng)浪涌。這里需要提醒的是，L、N線之間和L、N對(duì)保護(hù)地之間串接的浪涌抑制器是使用在電路中的，根據(jù)IEC60950-1:2005版條款1.5.9.1要求，只能使用VDR類的浪涌抑制器，而用在次級(jí)輸出電路的浪涌抑制器則沒(méi)有類型的限制。還要注意到的一點(diǎn)是，圖一中的保險(xiǎn)絲的保護(hù)位置必須在所有VDR的回路前端，圖二給出了一個(gè)錯(cuò)誤放置保險(xiǎn)絲的例子，圖中的F1、F2未能保護(hù)到L、N對(duì)保護(hù)地之間的浪涌抑制器。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　本文詳細(xì)介紹了IEC60950-1:2005對(duì)浪涌抑制器的安規(guī)要求，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行產(chǎn)品防雷電路的設(shè)計(jì)和浪涌抑制器的選型。本文介紹的開(kāi)關(guān)電源防雷擊電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，能夠完全符合產(chǎn)品的測(cè)試的要求。