【導讀】雷電的入侵首先表現為過(guò)電壓，當存在泄放通道時(shí)，產(chǎn)生電流。過(guò)電壓有共模過(guò)電壓和差模過(guò)電壓兩種類(lèi)型。由于寄生電容的存在，雷電過(guò)電壓擊穿空氣或在常壓下絕緣的器件，形成強大的雷電流，造成設備損壞。所以防雷顯得尤為重要。
為了抑制雷電的影響，應在雷電能量進(jìn)入設備前將能量泄放至大地。對于共模過(guò)電壓，應在輸入線(xiàn)與地之間安裝防雷器件;對于差模過(guò)電壓，應在輸入火線(xiàn)和零線(xiàn)之間安裝防雷器件。
開(kāi)關(guān)電源中常用的防雷器件是壓敏電阻和氣體放電管。
1，壓敏電阻
壓敏電阻為限壓型器件，當兩端施加工作電壓時(shí)阻值很高，漏電流為μA級。隨著(zhù)端電壓升高，壓敏電阻阻值降低，端電壓超過(guò)鉗位電壓后阻值急劇降低，漏電流可高達20~40KA，形成雷電泄放通道。當電壓降低至工作電壓后，壓敏電阻的漏電流迅速減小，恢復原來(lái)狀態(tài)。
開(kāi)關(guān)電源常用的壓敏電阻工作過(guò)程如下圖所示。
常用壓敏電阻特性
隨著(zhù)工作時(shí)間的增加，尤其是多次泄放電流，壓敏電阻漏電流逐漸增大。如果施加的電壓為標稱(chēng)電壓的90%時(shí)漏電流就達到1mA，就認為壓敏電阻性能達不到要求，需要更換?；诖?，可以比較容易地檢測壓敏電阻性能。
一般要求壓敏電阻能耐受In電流正反各沖擊5次，耐受Imax電流正負各沖擊一次，10%In電流沖擊100次。
2、氣體放電管
氣體放電管為開(kāi)關(guān)型器件。當氣體放電管兩端施加的電壓小于觸發(fā)電壓時(shí)，氣體放電管為斷路狀態(tài)，基本無(wú)漏電流。當電壓高于觸發(fā)電壓時(shí)，氣隙被擊穿，可認為短路。當兩端的電壓下降至工作電壓以?xún)葧r(shí)，氣隙不能滅弧，繼續有電流通過(guò)，這就是氣體放電管的續流問(wèn)題。氣體放電管的滅弧電壓很低，一般為 20~50V，因此不能安裝在火線(xiàn)與零線(xiàn)、火線(xiàn)與地線(xiàn)之間。
氣體放電管的一般特性如下圖。
常用氣體放電管特性
目前業(yè)界比較通常的標準是單個(gè)驅動(dòng)器的防雷等級在差模4KV，共模6KV，帶外置防雷器可以達到差模10KV，共模10KV的防護等級，
本文所設計的是一種基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管抗雷擊浪涌電路。共模、差摸全保護。壓敏電阻VDR1，VDR2分別與電源L、N并聯(lián)，主要來(lái)鉗位 L、N線(xiàn)間電壓，壓敏電阻VDR3，VDR4與陶瓷氣體放電管GT1串聯(lián)后接地，主要是泄放共模雷擊浪涌，VDR6與GT6串聯(lián)主要是泄放差模雷擊浪涌，電路如下圖所示。
實(shí)際在使用過(guò)程中，發(fā)現因為雷擊損壞的情況并不多，更多的反而是疑似電網(wǎng)波動(dòng)導致，從損壞驅動(dòng)器的拆解可以看出，內部防雷電路的損壞有2 種狀態(tài)：第一種狀態(tài)，用于實(shí)現電壓鉗位的壓敏電阻是點(diǎn)擊穿，能量明顯從器件上某點(diǎn)爆裂而開(kāi);第二種狀態(tài)，用于實(shí)現電壓鉗位的壓敏電阻則是燃燒式毀壞。針對第一種情況，在實(shí)驗室用浪涌發(fā)生器測試，通過(guò)加大模擬的浪涌電壓，可以清楚重現這種單點(diǎn)式爆裂，第二種情況，在實(shí)驗室也可以進(jìn)行模擬，將驅動(dòng)器的輸入電壓調高，在達到壓敏電阻產(chǎn)生漏電流的時(shí)候會(huì )慢慢發(fā)熱并燒毀。
一般電源廠(chǎng)商為了防止壓敏電阻因為漏電流導致的發(fā)熱燒毀，都會(huì )把壓敏電阻的電壓調整的較高，通常會(huì )用到621或者681等級的壓敏電阻，這種等級的 VDR，在輸入電壓達到390VAC或者420VAC時(shí)才會(huì )出現漏電流，但是這種設計的問(wèn)題在于，因為PFC級的輸出電容的電壓往往選擇 450VDC/500VDC，如果輸入電壓真的長(cháng)時(shí)間達到380VAC（530VDC），那PFC的輸出電解電容也會(huì )出現鼓包，漏液，這種設計本身并不能保證電源在輸入電壓達到380VAC以上時(shí)的安全性。而且因為VDR等級的提高，對雷擊電壓的吸收效果會(huì )減弱。綜合考慮，VDR1，VDR2最好的選擇是 561，這樣與電解電容的耐壓匹配，又更有效的吸收了雷擊的能量。同時(shí)在實(shí)際的工程實(shí)施中，在每段路的配電箱中應該加入過(guò)壓保護裝置，有效的保證輸入電壓不會(huì )因為電網(wǎng)波動(dòng)，或者3相電的不均衡，而沖高到380VAC以上，從而損壞電源。
從內部設計看，電源廠(chǎng)商需要重點(diǎn)考慮VDR的降額使用，保證在符合國標要求的40次測試條件下，VDR不會(huì )因為大電流沖擊次數過(guò)多，或者因為能量吸收產(chǎn)生的溫升，而產(chǎn)生損壞情況。一般VDR廠(chǎng)家都會(huì )給出耐受沖擊電流的大小與次數的關(guān)系，為了設計的安全性，需要謹慎考慮VDR廠(chǎng)家的推薦使用條件。
