专利名称：电压浪涌保护设备和包括该设备的电子电路的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及电压浪涌保护设备，包括至少一个输入端，被设计为连接 到供电系统；至少一个输出端，被设计为连接到受保护的电路；以及，电压 浪涌限制装置，连接在输入端与输出端之间，使所述电路不受能够作用在输 入端上的电压浪涌影响。
本发明还涉及包括一个这种保护设备的电子电路。
背景技术：
已知的电压浪涌保护设备一般包括并联连接到受保护的线路上的元件， 用于通过吸收干扰电流，限制电压脉冲。例如，这样的元件为变阻器，或者 能够吸收大量电能的充气式火花隙。
元件也必须受限流保护，以便能够在不损坏的情况下通过有效性测试。 因此，按照已知方式，变阻器中的限流电阻器串联连接在电子电路的电源线
上D
图l示出了电子电路l，包括在专利申请FR2795567中描述的现有技术 的保护设备。在该图中，第一保护设备10具有被设计为连接到配电系统的输 入端11和被i殳计为连4妻到下行线路电子电^各(down-line electronic circuit)的输 出端12。在这种情况下，这些电路为整流器13、电压调节器14和变换器15。 在这个具体图中，抗电压浪涌的第二保护设备17安装在整流器的下行线路 上，以加强电压保护。按照已知的方式，设备10和17包括串联连接在线路 上的串联电阻器以及并联连接在电阻器18的下行线路上的变阻器。电阻器 18通过限制吸收的功率来保护变阻器。
现有技术的设备在电阻器和变阻器中吸收干扰功率，以保护电子电路。 与它们保护的电路相比，它们当然是笨重和非常昂贵的。此外，串联电阻器 具有可以相对高的值，并且，迫使正常运行中的电压降也会非常高。因此， 在正常运行中，串联电阻器中流动的电流产生功耗，使保护电阻器受热。如 果减小电阻值，则对变阻器的保护不再有效。
发明内容
本发明的目的是提供一种保护设备，使得现有技术的设备的缺点能够被 克服，提出有效保护并且减少功耗，并且本发明还提供了一种包括这种保护 设备的电子电路。
在按照本发明的设备中，电压浪涌限制装置包括
-双向串联限电装置，包括至少两个输入端/输出端，与至少一个所述输 入端串联连接，并且，在环流低于电流限制值时，当出现低电压降时，双向 串联限电装置导通，通过使所述输入端/输出端之间的电压降增加，限制所述 环流，以及
-并联限电装置，连接所述串联限电装置的下行线路，用于限制保护电压 中的至少一个输出，使得干扰电流的流动能够被所述串联限电装置限制，所 述并联限电装置通过将干扰电流分流，保护所述电子电路。
最好是，串联限电装置包括两个串联连接的场效应晶体管，该场效应晶 体管的参考极连接到中心部分，输出极连接在所述输入端/输出端之间，和控 制极连接到所述中心部分，所述电流限制值由控制极与各个参考极之间的控 制电压的限制值以及晶体管的内阻决定。
有益的是，串联限电装置包括限制调节电阻器，在它们的中心部分与所 述参考极串联连接，所述电流限制值也用所述调节电阻器的值决定。
有益的是，串联限电装置包括保护二极管，用于保护并联到所述限制调 节电阻器的、所述串联连接的限制场效应晶体管的结。
最好是，串联限电装置具有由所述串联限制晶体管的输出极与各个参考 极之间的雪崩电压或击穿电压决定的串联限制电压。
有益的是，串联限电装置包括第一雪崩二极管，连接在每个晶体管的参 考极与输出极之间，使得环流能够沿着一个方向直接流过，并且在相反方向 上，将晶体管上的电压限制为雪崩电压，所述第一雪崩二极管的所述雪崩电 压低于所述晶体管的击穿电压，所述串联限制电压由所述第一雪崩二极管的 雪崩电压决定。
为了增加保护电压，电压浪涌限制装置包括至少两个串联连接的串联限 电装置。
最好是，电压浪涌限制装置至少包括与每个输入端串联连接的串联限电 装置。
有益的是，串联限电装置限制大于1000伏的限制电压。
有益的是，串联限电装置包括承受大于或等于IOOO伏以上的限制电压的
电压的晶体管。
有益的是，串联限电装置包括导通状态下的串联电阻小于IO欧姆的场效 应晶体管。
有益的是，串联限电装置包括由碳化硅制成的场效应晶体管。 有益的是，并联限电装置包括至少一个雪崩效应二极管，与串联限电装 置的输出连接。
按照本发明的、包括连接到到配电系统的连接输入端以及受保护电^^的 电路，包括至少一个如以上定义的电压浪涌保护设备，其中，电压浪涌保护 设备包括连接到所述到配电系统的连接输入端与所述电路之间的电压浪涌限 制装置，用于防止后者受能够作用在输入端上的电压浪涌影响。
在优选实施例中，受保护电路为电子电源电路，包括整流器、滤波电容 器和变换器，其中，变换器连接在串联限电装置的下行线路，并且与保护设 备的并联限电装置并联。
根据以下对仅作为非限制性例子给出的、并且在附图中表示的本发明的
特定实施例的描述，其他优点和特性将变得更加清楚，其中 图1表示电子电路中的现有技术的保护设备的示意图3表示按照本发明第一实施例的保护设备的工作曲线；
图4表示具有按照本发明的第二实施例的保护设备的电子电路的示意
图5表示按照图4的实施例的电子电路的另一个实施例；
图6和7表示按照本发明的实施例的具有三相保护设备的电路示意图13和14示出了按照本发明的实施例的设备的工作曲线。
具体实施例方式
图2示出了防电压浪涌的保护设备20。它包括输入端21，被设计为连 接到供电系统；输出端22，被设计为连接到受保护的电路23;承受电压浪涌 的限流器25,连接在输入端21与输出端22之间，防止所述电路受能够作用 在输入端上的电压浪涌影响。
限流器25包括双向串联电流电压限制电路26,电路26包括至少两个输 入端/输出端27，与输入端21串联连接，并且，当环流低于电流限制值Ilim 时，当出现电压降很低时，电路26接通，通过增加所述输入端/输出端之间 的电压降，限制所述环流。
在本实施例中，双向串联限电电路(electronic limiting circuit) 26包括两 个串联连接的场效应晶体管30和31,它们的参考极或源极连接到中心部分 33，它们的输出极或漏极连接在所述输入端/输出端27之间，它们的控制极 或栅极连接到所述中心部分，由控制极与各个参考极之间的控制电压的限制 值以及晶体管的内阻来决定所述电流限制值Ilim。
有益的是，电子电路26包括在中心部分33的限制调节电阻器34，该电 阻器与所述参考极串联，还用所述调节电阻器34的阻值来决定所述电流限制 值Ilim。最好是，保护所述串联限制场效应晶体管30和31的结的保护二极 管35并联连接到所述电流限制调节电阻器34。电阻器34的阻值很低，约为 几欧姆。晶体管的参考电压对应于直流结电压(junction DC voltage),约为 0.5伏，与电源电压相比，直流结电压很低。
在图2中，电子电路26包括在中心部分33中的第一雪崩二极管36,这 些二极管连接在每个晶体管30和31的参考极和输出极之间，使得环流能够 沿一个方向直接流过，并且，沿相反方向，将晶体管上的串联限制电压Vlim 限制为雪崩电压。最好是，所述第一雪崩二极管的所述雪崩电压低于所述晶 体管30和31的击穿电压，并且所述串联限制电压Vlim由所述第一雪崩二极 管的雪崩电压决定。
在图2中，电子电路23包括整流器、连接到整流器的下行线路的滤波电 容器38和变换器15。因此，这样的受保护电路23可以是一个供电电路，包 括整流器13、滤波电容器38以及连接到串联限电装置(electronic limiting means)的下行线路并且与保护设备的并联限电装置并联的变换器15。
图3示出了双向串联限电电路26的工作曲线。如同电压限制值Vlim — 样，电流限制值Ilim有正有负。正常工作电压VN很低，同时电流低于限制
值。
按照本发明实施例的保护设备，正常运行时的电压降VN很低。因此，
不干扰电子电路的运行，并且功耗也很低。当出现电压浪涌干扰时，电路26 迅速工作在电流限制模式，并且电路的输入端/输出端之间的电压增加，以阻 止干扰电流流过。例如，电路26作为动态陷波器(trap)工作，防止干扰通 过。它本身吸收少许电干扰能量。此外，利用电流限制设计布局，电路26不 需要并联电阻器或其他极化元件(polarization component)。
图4示出了具有保护设备20的电子电路，保护设备20具有限制器25, 限制器25包括串联在每条电源线上的双向串联限电电路26。在该图中，保 护设备还包括连接在两个双向串联限电电路26的下行线路的并联限电电路 40。电路40按照保护电压来限制输出，允许受串联限电电路限制的干扰环流 流过。因此，即使下行电子电路损耗很小或没有，电路40也因此能够建立电 流。在图5中，电路40连接到整流器13的下行线路。因此，所述并联限电 装置40、 41通过直接对额外的干扰电流进行分流，保护所述电子电路。
在图4和图5中，双向串联限电电路26串联在电源系统的相线和中线上。 两个电路26承受该线路对中线的电源电压的电压浪涌。两个双向串联限电电 路26的晶体管的静态特性方面的差异意味着每个电路26的电流限制值Ilim 可能不同。因此，根据限制器的静态性能，在电压浪涌的情况下，该线路对 中线的电源系统电压的电压增加会逐渐作用在整个部件上，或者，分级(in cascade on)作用在每个限制器上。这意味着承受电源系统电压浪涌的回路中的 电流也总受两个电路26中的一个限制。因此，当初始时必须承受电源系统电 压浪涌的全部的第一限制电路产生雪崩时，在电流减小的情况下，另一个限 制电路接着承受剩余的电源系统电压浪涌。
图6和图7示出了在三相电流供电电路。因此，限制器25包括三个串联 限电电路26。在图6中，并联限制电路40连接到限制器25的输出端，并且 包括三个第二雪崩二极管41，对电流和电压双向起作用。在图7中，在限制 器25的下行线路，在桥式整流器之前，安装了传导模式的抗高频干扰的滤波 器42。在这种配置中，限制器25对滤波器的部件，尤其是与该线路并联的 电容器，进行电压保护。
在图6和图7中，双向串联限电电路26串联在每条电源线上。然后，两 个电路26承受三相电源线组成的电压浪涌。按照限制器的静态性能，在电压 浪涌的情况下，组合的电源系统电压的电压增加，会逐渐作用在整个部件上， 或者分级作用在每个限制器上。这意味着承受电源系统电压浪涌的回路中的
电流也总受两个电路26中的一个限制。
图8到图12示出了按照本发明实施例的设备的不同限制器25。有益的 是，在图8中，所述电流限制值Ilim由控制极与各个参考极之间的控制电压 的限制值以及晶体管的内阻决定，并且串联限制电压Vlim由所述串联限制晶 体管的输出极与各个参考极之间的雪崩电压决定。
在图9中，与图8中相同，决定所述电流限制值Ilim,并且由第一雪崩 二极管36的雪崩电压决定串联限制电压Vlim。这些二极管还防止串联限制 晶体管在它们的输出极与它们的参考极之间出现电压击穿。
在图10中，所述电流限制值Ilim由控制极与各个参考极之间的控制电 压的限制值、晶体管的内阻的限制值以及与所述参考极串联连接的限制调节 电阻器34的限制值决定，并且，与图8的电路相同，决定串联限制电压Vlim。
在图11中，由控制极与各个参考极之间的控制电压的限制值、晶体管的
述电流限制值mm,并且，由第一雪崩二极管36的雪崩电压决定串联限制电 压Vlim。
在图12中，两个双向串联限电电路26串联在每条电源线上。两条电源 线用四个电路26。如果每个电路26的电流限制值Ilim不同，则在电压浪涌 的情况下，按照晶体管的特性，电压会逐渐作用在整个部件上，或者，分级 作用在每个限制器上。
图13和图14示出了当施加千扰脉冲时，由按照本发明的实施例的设备 进行的电压限制。由于电压降很低，电源系统电压VI和限制器25的下行线 路上的受保护电压V2约为相同的值。那么，当出现干扰电压浪涌V1P时， 输出电压V2被限制，并且，限制器25的电路26限制并吸纳电压差。
最好是，双向串联限电电路26限制到1000伏以上的限制电压。有益的 是，这个限制电压大于2500伏，或者最好大于3000伏。电路26的晶体管的 串联连接，使得限制电压增加。因此，电路26中使用的晶体管承受等于或大 于限制电压Vlim的电压，其中，限制电压Vlim分别大于1000、 2500或3000 伏。
有益的是，串联限电装置26包括在导通状态下串联电阻小于IO欧姆的
场效应晶体管。最好是，这些场效应晶体管是碳化硅型(silicon carbide type ) 的，使得能够减小元件尺寸，从而在导通过状态具有较高的工作电压和较低 的电阻。
有益的是，并联限电装置包括至少一个连接在串联限电装置的输出上的 雪崩效应二极管41。这些雪崩二极管使得能够直接从被保护的电路的上游对 干才尤电5充进4亍分流。
最好是，晶体管30或31为栅结(gate如nction)型场效应晶体管，使得能 够在转为导通(turn on)时有负的控制电压，而导通状态(on state )时相反。 但是，通过使线路图适合于其他类型的功率晶体管或半导体的功能特性，也 可以使用其他类型的功率晶体管或半导体。
权利要求
1.一种电压浪涌保护设备，包括至少一个输入端(21)，被设计为连接到供电系统；至少一个输出端(22)，被设计为连接到受保护的电路；以及，电压浪涌限制装置(10，25)，连接在所述输入端与所述输出端之间，以防止所述电路受能够作用在所述输入端上的电压浪涌的影响，其特征在于，所述电压浪涌限制装置包括-双向串联限电装置(26)，其包括至少两个输入端/输出端(27)，与至少一个所述输入端(21)串联连接，并且，当环流低于电流限制值(Ilim)时，当出现低电压降(VN)时，所述双向串联限电装置(26)导通，并且通过使所述输入端/输出端(27)之间的电压降增加限制所述环流，以及-并联限电装置(40，41)，连接所述串联限电装置(26)的下行线路，用于限制保护电压中的至少一个输出，使得干扰电流的流动能够被所述串联限电装置限制，所述并联限电装置(40，41)通过将干扰电流分流来保护所述电子电路。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述串联限电装置包括两个 串联连接的场效应晶体管(30， 31)，所述场效应晶体管的参考极连接到中心部 分(33),它们的输出极连接在所述输入端/输出端(27)之间，和控制极连接到所 述中心部分(33),所述电流限制值(Ilim)由所述控制极与各个参考极之间的控 制电压的限制值以及所述晶体管的内阻决定。
3. 如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述串联限电装置包括限制 调节电阻器(34)，在它们的中心部分与所述参考极串联连接，所述电流限制值 (Ilim)也用所述调节电阻器的值决定。
4. 如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述串联限电装置包括保护 二极管(35),用于保护并联到所述限制调节电阻器的所述串联连接的限制场效 应晶体管(30， 31)的各个结。
5. 如权利要求2到4中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于， 所述串联限电装置具有由所述串联限制晶体管(30，31)的输出极与各个参考极 之间的雪崩电压或击穿电压决定的串联限制电压(Vlim)。
6. 如权利要求2到4中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于， 所述串联限电装置包括第一雪崩二极管(35, 36),连接在每个晶体管(30, 31)的参考极与输出极之间，使得所述环流能够沿着一个方向直接流过，并且在 相反方向上，将所述晶体管上的电压限制为雪崩电压，所述第一雪崩二极管的所述雪崩电压低于所述晶体管的击穿电压，所述串联限制电压(Vlim)由所 述第一雪崩二极管的雪崩电压决定。
7. 如权利要求1到6中的任何一个所述的设备，其特征在于，所述电压 浪涌限制装置包括至少两个串联连接的串联限电装置(26)。
8. 如权利要求1到7中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于， 所述电压浪涌限制装置至少包括与每个所述输入端(21)串联连接的串联限电 装置(26)。
9. 如权利要求1到8中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于， 所述串联限电装置限制到1000伏的限制电压(Vlim)。
10. 如权利要求1到9中的任何一个所述的设备，其特征在于，所述串 联限电装置包括承受大于或等于1000伏以上的限制电压(Vlim)的电压的晶体官。
11. 如权利要求1到10中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于， 所述串联限电装置包括导通状态下的串联电阻小于10欧姆的场效应晶体管。
12. 如权利要求1到11中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于， 所述串联限电装置包括由碳化硅制成的场效应晶体管。
13. 如权利要求1到12中的任何一个权利要求所述的设备，其特征在于， 所述并联限电装置包括至少一个雪崩效应二极管(41),连接在所述串联限电装 置的输出端上。
14. 一种电子电路，包括连接到到配电系统的连接输入端；以及受保 护的电路(23),其特征在于，它包括至少一个如权利要求1到13中的任何一 个权利要求所述的电压浪涌保护设备(20),其中，所述电压浪涌保护设备(20) 包括连接在所述到配电系统的连接输入端与所述电路之间的电压浪涌限制装 置(25),用于防止后者受能够作用在所述输入端上的电压浪涌(V1P)的影响。
15. 如权利要求14所述的电子电路，其特征在于，所述受保护电路(23) 为供电电路，包括整流器(13)、滤波电容器(38)和变换器(15)，其中，所述变 换器(15)连接到所述串联限电装置的下行线路，并且与所述保护设备的并联限 电装置并联。
全文摘要
本发明涉及过电压保护设备，包括至少一个输入端(21)，连接到供电网络；至少一个输出端(22)，连接到受保护电路；过电压限制装置(10，25)，位于输入端与输出端之间，用于保护所述电子电路不受可以作用到输入端上的过电压的影响。过电压限制装置包括双向串联限电装置(26)，双向串联限电装置(26)包括至少两个输入端/输出端(27)，串联连接到至少一个所述输入端(21)，并且，当环流小于限制电流值(Ilm)时，对较低的电压降(VN)进行控制，并且限制所述环流，并且使所述输入端/输出端(27)之间的电压降增加。
文档编号H02H9/04GK101189778SQ200680019733
公开日2008年5月28日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年6月3日
发明者塞巴斯蒂安·卡库特, 菲利普·鲍德森, 迪迪尔·伦纳德 申请人:施耐德电器工业公司