智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能交通領(lǐng)域，涉及防雷設(shè)備，特別是智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座。
【背景技術(shù)】
[0002]雷電的的平均電流是3萬(wàn)安培，最大電流可達(dá)30萬(wàn)安培。雷電的電壓很高，約為I億至10億伏特。:雷電及其它強(qiáng)干擾對(duì)通信系統(tǒng)的致?lián)p及由此引起的后果是嚴(yán)重的，雷電防護(hù)將成為保障生命財(cái)產(chǎn)的必需措施。
[0003]雷電脈沖由高能的低頻成份與極具滲透性的高頻成份組成，其主要通過兩種形式來(lái)作用于設(shè)備:一種是通過金屬管線或地線直接傳導(dǎo)雷電致?lián)p設(shè)備；一種是閃電通道及泄流通道的雷電電磁脈沖以各種耦合方式感應(yīng)到金屬管線或地線產(chǎn)生浪涌致?lián)p設(shè)備，絕大部分雷損由這種感應(yīng)而引起。對(duì)于電子信息設(shè)備而言，危害主要來(lái)自于由雷電引起的雷電電磁脈沖的耦合能量，通過以下三個(gè)通道所產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌。1、金屬管線通道，如自來(lái)水管、電源線、天饋線、信號(hào)線、航空障礙燈引線等產(chǎn)生的浪涌；2、地線通道，地電位反擊；3、空間通道，電磁場(chǎng)的輻射能量。
[0004]雷電泄放基本原理是將雷電與雷電電磁脈沖的能量通過大地泄放，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠(yuǎn)地將多余能量在引入通信系統(tǒng)之前泄放入地。
[0005]現(xiàn)有的智能系統(tǒng)中的智能交通設(shè)備由于采用了大量電子芯片，對(duì)高壓雷擊抵抗能力低，必須采用防雷措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為保護(hù)智能交通系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中免受感應(yīng)雷擊、天饋異常及靜電放電等造成的異常高壓破壞，本發(fā)明公開了智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座。
[0007]本發(fā)明所述智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座，包括輸入端口、輸出端口和地線，所述輸入端口和地線之間連接有第一放電支路，所述輸出端口和地線之間連接有第二放電支路，且所述第一放電支路的泄放電流能力大于第二放電支路；所述輸入端口和輸出端口之間還連接有延時(shí)協(xié)調(diào)電路；
所述第一放電支路由氣體放電開關(guān)和第一壓敏電阻串聯(lián)而成，所述第二放電支路由NPN管、NMOS和第二壓敏電阻組成；其中兩個(gè)壓敏電阻連接地線，且第一壓敏電阻的電流通過能力強(qiáng)于第二壓敏電阻，所述第一放電支路中，氣體放電開關(guān)和第一壓敏電阻的公共節(jié)點(diǎn)連接NPN管基極，NPN管的集電極和發(fā)射極分別連接輸出端口和NMOS柵極，所述NMOS管源極和漏極分別連接第二壓敏電阻和輸出端口；
所述延時(shí)協(xié)調(diào)電路由電感和延時(shí)電容并聯(lián)組成。
[0008]優(yōu)選的，所述第一壓敏電阻為兩個(gè)820KD14J電阻并聯(lián)而成，所述第二壓敏電阻為單個(gè)820KD14J電阻。
[0009]優(yōu)選的，所述延時(shí)協(xié)調(diào)電路的諧振頻率為10-100兆。
[0010]優(yōu)選的，所述第一放電支路、第二放電支路、延時(shí)協(xié)調(diào)電路之間及內(nèi)部導(dǎo)線為銅導(dǎo)線，且線寬不小于100微米。
[0011]采用本發(fā)明所述的智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座，可以有效防止和減小由于外界雷擊、電磁輻射干擾等或系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)拉合閘效應(yīng)、感性及容性負(fù)載的啟動(dòng)和停止等現(xiàn)象引起的浪涌脈沖過電壓及過電流對(duì)系統(tǒng)設(shè)備帶來(lái)的危害，在滿足了大流通量、響應(yīng)時(shí)間快的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低殘壓和低插損。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座的一種【具體實(shí)施方式】示意圖； 圖中附圖標(biāo)記名稱為:IN-輸入端口 OUT-輸出端口 L-電感Cl-延時(shí)電容T-NPN管
G-氣體放電開關(guān)M-NMOS MRl-第一壓敏電阻MR2-第二壓敏電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]實(shí)施例1
本發(fā)明所述智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座，包括輸入端口、輸出端口和地線，所述輸入端口和地線之間連接有第一放電支路，所述輸出端口和地線之間連接有第二放電支路，且所述第一放電支路的泄放電流能力大于第二放電支路；所述輸入端口和輸出端口之間還連接有延時(shí)協(xié)調(diào)電路，所述延時(shí)協(xié)調(diào)電路由電感和電容并聯(lián)組成。
[0015]所述第一放電支路由氣體放電開關(guān)和第一壓敏電阻串聯(lián)而成，所述第二放電支路由NPN管、NMOS和第二壓敏電阻組成；其中兩個(gè)壓敏電阻連接地線，且第一壓敏電阻的電流通過能力強(qiáng)于第二壓敏電阻，所述第一放電支路中，氣體放電開關(guān)和第一壓敏電阻的公共節(jié)點(diǎn)連接NPN管T的基極，NPN管的集電極和發(fā)射極分別連接輸出端口和NMOS柵極，所述NMOS管源極和漏極分別連接第二壓敏電阻和輸出端口 ；
所述延時(shí)協(xié)調(diào)電路由電感L和延時(shí)電容Cl并聯(lián)組成。
[0016]防雷電路的目的是阻止高壓大電流直接作用于系統(tǒng)內(nèi)部耐壓能力差的器件，為此需要在異常高壓電流到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部端口之前將其通過電流泄放通路泄放導(dǎo)入大地。本發(fā)明在雷電從天饋天線進(jìn)入輸入端口 IN后，高壓首先觸發(fā)第一放電支路導(dǎo)通，大電流從第一放電支路導(dǎo)通到地線，延時(shí)協(xié)調(diào)電路由電感L、延時(shí)電容Cl并聯(lián)組成一諧振電路，該諧振電路的諧振頻率與電感和Cl電容值乘積值相關(guān)，在諧振頻率附近的信號(hào)通過該諧振電路后，能量被大幅衰減，通過選擇適當(dāng)?shù)碾姼泻碗娙?，使雷擊信?hào)到達(dá)輸入端口時(shí)，被諧振電路延時(shí)阻擋，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，被觸發(fā)的第一放電支路大幅泄放，通過諧振電路后，在到達(dá)輸出端口 OUT之前的電壓和電流都已被大幅削弱。
[0017]第一放電支路在導(dǎo)通泄放的同時(shí)，第一壓敏電阻MRl上電壓產(chǎn)生瞬時(shí)尖峰，第二放電支路的開關(guān)器件被觸發(fā)導(dǎo)通，但第二放電支路與第一放電支路由于氣體放電開關(guān)、NMOS管和NPN管的存在，必然有一定的導(dǎo)通延時(shí)，第一放電支路導(dǎo)通之后一定時(shí)間內(nèi)，再通過觸發(fā)第二泄放支路泄放剩余能量，從而保護(hù)與輸入端口連接的系統(tǒng)內(nèi)部器件不受高壓破壞，第二壓敏電阻MR2對(duì)第二放電支路起到瞬間抑流作用，NPN管和NMOS管實(shí)際連接成IGBT的形式，利用NPN管的快速開啟對(duì)NMOS管進(jìn)行柵極充電，加快了 NMOS管的開啟，同時(shí)利用了 NMOS管的低開關(guān)損耗，使第二放電支路在開啟時(shí)無(wú)需很強(qiáng)的直流電，適用于對(duì)瞬時(shí)雷電電流信號(hào)迅速反應(yīng)。
[0018]本實(shí)施例中，輸入端口可以選擇為N-50K型阻抗變換器，所述輸出端口為N-50J型阻抗變換器。通過阻抗變換實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí)，從而獲得最大的功率傳輸。
[0019]實(shí)施例2
本實(shí)施例給出了延時(shí)協(xié)調(diào)電路的一種【具體實(shí)施方式】。延時(shí)協(xié)調(diào)電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于:正常工作時(shí)不阻礙正常的信號(hào)傳輸，雷擊來(lái)臨時(shí)能有效阻擋延時(shí)雷擊信號(hào)在通過第一放電支路泄放大部分能量之前到達(dá)輸出端口 0UT，通過應(yīng)具備安培級(jí)的電流能力。延時(shí)協(xié)調(diào)電路的諧振頻率優(yōu)選應(yīng)控制在10-100兆范圍內(nèi)，避免阻礙射頻段信號(hào)傳輸，同時(shí)取得一定的延時(shí)區(qū)間供第一放電支路泄放能量，并具有一定的偏移裕量。
[0020]本實(shí)施例中選擇所述延時(shí)協(xié)調(diào)電路中電感LI為磁芯電感2A-10 μ H-J Φ 3.86 X 6.5-C-1，所述延時(shí)電容Cl為HVB822K102C2T，能滿足上述要求。
[0021]本發(fā)明在應(yīng)用于天線接口時(shí)，第一放電支路和第二放電支路的觸發(fā)開啟電壓應(yīng)低于天饋天線正常收發(fā)信號(hào)時(shí)的工作電壓，否則將導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。同時(shí)在雷擊來(lái)臨時(shí)，能迅速完全開啟，并具備強(qiáng)電流釋放能力。
[0022]本實(shí)施例中，所述氣體放電開關(guān)G為氣體放電管R158HT，所述第一壓敏電阻為兩個(gè)820KD14J并聯(lián)而成，所述第二壓敏電阻M0V3為單個(gè)820KD14J。
[0023]上述各個(gè)實(shí)施例中，所述第一放電支路、第二放電支路、延時(shí)協(xié)調(diào)電路之間及內(nèi)部導(dǎo)線為銅導(dǎo)線，且線寬不小于100微米，以保證雷擊電流的到地通路放電通暢。
[0024]前文所述的為本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗(yàn)證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本發(fā)明的說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座，包括輸入端口、輸出端口和地線，其特征在于，所述輸入端口和地線之間連接有第一放電支路，所述輸出端口和地線之間連接有第二放電支路，且所述第一放電支路的泄放電流能力大于第二放電支路；所述輸入端口和輸出端口之間還連接有延時(shí)協(xié)調(diào)電路； 所述第一放電支路由氣體放電開關(guān)和第一壓敏電阻串聯(lián)而成，所述第二放電支路由NPN管、NMOS和第二壓敏電阻組成；其中兩個(gè)壓敏電阻連接地線，且第一壓敏電阻的電流通過能力強(qiáng)于第二壓敏電阻，所述第一放電支路中，氣體放電開關(guān)和第一壓敏電阻的公共節(jié)點(diǎn)連接NPN管基極，NPN管的集電極和發(fā)射極分別連接輸出端口和NMOS柵極，所述NMOS管源極和漏極分別連接第二壓敏電阻和輸出端口； 所述延時(shí)協(xié)調(diào)電路由電感和延時(shí)電容并聯(lián)組成。2.如權(quán)利要求1所述的智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座，其特征在于，所述第一壓敏電阻為兩個(gè)820KD14J電阻并聯(lián)而成，所述第二壓敏電阻為單個(gè)820KD14J電阻。3.如權(quán)利要求1所述的智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座，其特征在于，所述延時(shí)協(xié)調(diào)電路的諧振頻率為10-100兆。4.如權(quán)利要求1所述的智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座，其特征在于，所述第一放電支路、第二放電支路、延時(shí)協(xié)調(diào)電路之間及內(nèi)部導(dǎo)線為銅導(dǎo)線，且線寬不小于100微米。
【專利摘要】一種智能交通系統(tǒng)的防雷擊電源插座，包括輸入端口、輸出端口和地線，所述輸入端口和地線之間連接有第一放電支路，所述輸出端口和地線之間連接有第二放電支路，所述輸入端口和輸出端口之間還連接有延時(shí)協(xié)調(diào)電路，所述延時(shí)協(xié)調(diào)電路由電感和電容并聯(lián)組成，所述第一放電支路的泄放電流能力大于第二放電支路。采用本發(fā)明所述的家用電器防雷擊電源插座，可以有效防止和減小由于外界雷擊、電磁輻射干擾等或系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)拉合閘效應(yīng)、感性及容性負(fù)載的啟動(dòng)和停止等現(xiàn)象引起的浪涌脈沖過電壓及過電流對(duì)系統(tǒng)設(shè)備帶來(lái)的危害，在滿足了大流通量、響應(yīng)時(shí)間快的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低殘壓和低插損。
【IPC分類】H02H9/02, H02H9/04, H02H9/06
【公開號(hào)】CN105140900
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510569118
【發(fā)明人】王江濤
【申請(qǐng)人】成都川?？萍加邢薰?br>【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月9日