專利名稱：一種高安全性能的電源供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種具有防雷擊和浪涌保 護(hù)功能的電源供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于電信、電力等行業(yè)的通信機(jī)房以及無線基站、發(fā)電廠、變電站等場(chǎng)所的通信設(shè) 備來說，為其提供工作電源的供電系統(tǒng)必須具有抗雷擊和浪涌抑制功能，才能保證后級(jí)負(fù) 載的安全用電。而目前的通信電源系統(tǒng)對(duì)交流電源只采用一級(jí)或者兩級(jí)壓敏電阻進(jìn)行防雷 擊保護(hù)，對(duì)雷電響應(yīng)時(shí)間為IOOns Ims級(jí)，防雷擊效果較差。其次，在通信電源系統(tǒng)中，用 于將接入的交流電源轉(zhuǎn)換為后級(jí)負(fù)載設(shè)備所需直流工作電壓的AC/DC開關(guān)電源來說，在其 正、負(fù)極輸出端缺少有效的防護(hù)措施，比如AC/DC開關(guān)電源的-48V輸出端。這樣一來，在極 端情況下，與AC/DC開關(guān)電源所連接的負(fù)載設(shè)備(即各類通信設(shè)備)易遭受雷擊或者浪涌 電壓的破壞。此外，在目前的通信電源系統(tǒng)中，交流電源、直流電源的防雷與多電源自動(dòng)切 換供電沒有實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，這也給負(fù)載設(shè)備的安全用電埋下了隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高安全性能的電源供電系統(tǒng)，采用四級(jí)防護(hù)措 施，提高電源供電系統(tǒng)的抗雷擊和浪涌抑制能力。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種高安全性能的電源供電系統(tǒng)，包括交流電源輸入端、AC/DC開關(guān)電源以及直流 電源輸出端；所述交流電源輸入端通過EMI濾波器連接AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)，在所 述EMI濾波器的前端和后端的火線、零線上分別連接有一路壓敏電阻，所述壓敏電阻的另 一端連接保護(hù)地；在所述AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)的火線和零線之間跨接有雙向TVS 二極管，AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)連接直流電源輸出端，并通過另一雙向TVS 二極管連 接工作地。為了實(shí)現(xiàn)多電源分布式供電，將連接在所述EMI濾波器后端的火線和零線擴(kuò)展成 多路，分別與多路AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)一一對(duì)應(yīng)連接，在每一路AC/DC開關(guān)電源的 交流輸入側(cè)分別跨接一路所述的雙向TVS 二極管。進(jìn)一步的，所述多路AC/DC開關(guān)電源并行輸出，并進(jìn)行進(jìn)一步的多路擴(kuò)展后與多 路直流電源輸出端一一對(duì)應(yīng)連接，每一路直流電源輸出端通過一路雙向TVS 二極管連接工 作地。又進(jìn)一步的，在連接所述的每一路直流電源輸出端的連線中均串聯(lián)有一路空氣開關(guān)。再進(jìn)一步的，所述EMI濾波器通過多路空氣開關(guān)與所述的多路AC/DC開關(guān)電源的 交流輸入側(cè)一一對(duì)應(yīng)連接。更進(jìn)一步的，連接在所述EMI濾波器與空氣開關(guān)之間的火線和零線為1.5米長(zhǎng)、Smm2粗的多股軟銅線。為了保證輸出電流的正確流向，在所述AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)連接有用于 防止電流反灌的單向二極管。其中，在所述AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)還進(jìn)一步串聯(lián)有限流電阻。為了實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，在所述交流電源輸入端與EMI濾波器的連線中串聯(lián)有空氣開關(guān)。優(yōu)選的，在所述EMI濾波器中包含有一個(gè)共模電感和六個(gè)電容，所述共模電感串 聯(lián)在連接所述交流電源輸入端的火線和零線中，共模電感的四個(gè)端子各自通過一個(gè)電容連 接保護(hù)地，另外兩個(gè)電容分別跨接在共模電感前端和后端的火線與零線之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)用新型的電源供電系統(tǒng) 采用四級(jí)防護(hù)，對(duì)雷電及強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)行泄放，雷電響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到PS級(jí)，從而顯著提 高了電源系統(tǒng)的抗雷擊和浪涌抑制水平，確保了后級(jí)負(fù)載設(shè)備的用電安全。此外，將多路 AC/DC開關(guān)電源進(jìn)行并行輸出，并進(jìn)行多路擴(kuò)展，通過多路空氣開關(guān)給每一路負(fù)載設(shè)備供 電，從而實(shí)現(xiàn)了多路電源或電源模塊的分布式自動(dòng)切換供電，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠 性。結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 將變得更加清楚。

圖1是本實(shí)用新型所提出的電源供電系統(tǒng)的一種實(shí)施例的電路原理框圖；圖2是圖1所示電源供電系統(tǒng)的具體電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。實(shí)施例一，本實(shí)施例的電源供電系統(tǒng)主要包括交流電源輸入端Vin、EMI濾波器、 AC/DC開關(guān)電源和直流電源輸出端Vout，參見圖1所示。為了提高電源供電系統(tǒng)的安全性 能，本實(shí)施例設(shè)計(jì)了四級(jí)保護(hù)措施第一級(jí)為壓敏電阻，包括兩個(gè)，分別設(shè)置在EMI濾波器 的前端、交流電源輸入端Vin與EMI濾波器相連接的火線和零線上，兩個(gè)壓敏電阻的另一端 連接保護(hù)地TO (也可稱為機(jī)殼地或大地)，對(duì)通過交流電源輸入端Vin引入的強(qiáng)雷電和干擾 信號(hào)進(jìn)行大電流泄放；第二級(jí)同樣為兩個(gè)壓敏電阻，設(shè)置在EMI濾波器的后端，分別連接在 火線與保護(hù)地re之間以及零線與保護(hù)地re之間，在系統(tǒng)遭遇雷擊時(shí)對(duì)雷電及強(qiáng)干擾信號(hào) 進(jìn)行大電流泄放；第三級(jí)為雙向瞬態(tài)抑制二極管TVS，跨接在AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè) 的火線與零線之間，進(jìn)行差模浪涌保護(hù)；通過AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)輸出的直流電 源經(jīng)作為第四級(jí)保護(hù)的雙向TVS 二極管連接直流電源輸出端Vout，所述雙向TVS 二極管具 體可以連接在直流電源輸出端Vout與工作地GND(也可稱為系統(tǒng)地)之間，對(duì)瞬間浪涌電 壓進(jìn)行有效抑制。為了滿足通信電源系統(tǒng)的多電源供電需求，可以在本實(shí)施例的電源供電系統(tǒng)中同 時(shí)設(shè)置多路AC/DC開關(guān)電源，比如η路，如圖1所示，對(duì)連接在EMI濾波器后端的交流火線和 零線進(jìn)行多路擴(kuò)展，進(jìn)而分別與多路AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)一一對(duì)應(yīng)連接，通過AC/DC開關(guān)電源輸出的直流電源也可以進(jìn)行多路擴(kuò)展，并行輸出，進(jìn)而形成多電源分布式供電 體系。為了對(duì)每一條供電支路進(jìn)行防雷擊和浪涌保護(hù)，可以在每一路AC/DC開關(guān)電源的交 流輸入側(cè)分別并聯(lián)一路雙向TVS 二極管，作為第三級(jí)保護(hù)。與此同時(shí)，在每一路AC/DC開關(guān) 電源的直流輸出側(cè)與工作地GND之間分別并聯(lián)一路雙向TVS 二極管，以作為第四級(jí)保護(hù)。為了在發(fā)生短路或者超載事故時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載設(shè)備的有效保護(hù)，本實(shí)施例在所述 電源供電系統(tǒng)中還設(shè)置了多級(jí)空氣開關(guān)，如圖1所示。第一級(jí)空氣開關(guān)可以串聯(lián)在交流電 源輸入端Vin與EMI濾波器之間的交流電源線中；第二級(jí)空氣開關(guān)可以串聯(lián)在EMI濾波器 與AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)之間的交流電源線中；第三級(jí)空氣開關(guān)可以串聯(lián)在AC/DC 開關(guān)電源的直流輸出側(cè)與直流電源輸出端Vout之間的直流電源線中，比如圖1中的K1、 K2……Kn，在線路中的電流過大時(shí)自動(dòng)斷開，切斷供電電源，以保證后級(jí)負(fù)載設(shè)備的安全。圖2為本實(shí)施例所述電源供電系統(tǒng)的具體電路原理圖，以三路AC/DC開關(guān)電源為 例進(jìn)行說明。其中，通過交流電源輸入端Vin引入的交流電源可以是220V交流市電，通過 空氣開關(guān)KKO連接作為第一級(jí)保護(hù)的壓敏電阻RVl、RV2，進(jìn)而通過EMI濾波器進(jìn)行電磁干 擾抑制后，連接作為第二級(jí)保護(hù)的壓敏電阻RV3、RV4。所述壓敏電阻RV1、RV2、RV3、RV4分 別跨接在EMI濾波器前端和后端的火線L與保護(hù)地re之間以及零線N與保護(hù)地re之間， 對(duì)雷電和強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)行大電流泄放。在本實(shí)施例中，所述EMI濾波器可以具體采用一個(gè)共模電感Ll和六個(gè)電容Cl C6連接而成，如圖2所示。其中，共模電感Ll串聯(lián)在交流電源的火線與零線中，電感量為 16 μ H，保證強(qiáng)雷電電流首先通過第一級(jí)壓敏電阻RV1、RV2泄放，然后再通過第二級(jí)壓敏電 阻RV3、RV4進(jìn)行泄放。共模電感Ll的四個(gè)端子各自通過一個(gè)電容(比如C2、C3、C4、C6) 連接保護(hù)地re，另外兩個(gè)電容Cl、C5分別跨接在共模電感Ll前端和后端的火線與零線之 間。當(dāng)然，對(duì)EMI濾波器的具體電路組建形式本實(shí)施例并不僅限于以上舉例。對(duì)連接在第二級(jí)壓敏電阻RV3、RV4后端的交流電源線進(jìn)行多路擴(kuò)展，由于本實(shí)施 例采用三路AC/DC開關(guān)電源，因此需要對(duì)所述交流電源線進(jìn)行三路擴(kuò)展，分別經(jīng)三路空氣 開關(guān)KK1、KK2、KK3與三路AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)一一對(duì)應(yīng)連接。在本實(shí)施例中，連 接在第二級(jí)壓敏電阻RV3、RV4與各路空氣開關(guān)KK1、KK2、KK3之間的火線和零線優(yōu)選采用 1. 5米長(zhǎng)、Smm2粗的多股軟銅線，電抗量為2. 6 μ H，對(duì)雷電脈沖提供12 μ s的延時(shí)，以保證強(qiáng) 雷電電流先通過第一、第二級(jí)壓敏電阻RV1、RV2、RV3、RV4進(jìn)行泄放，殘余小電流通過并聯(lián) 在三路AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)的雙向TVS 二極管D1-D3快速泄放，進(jìn)而保護(hù)負(fù)載設(shè) 備正常工作。通過三路AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)轉(zhuǎn)換輸出的直流電源，分別經(jīng)限流電阻 R1/R2/R3和用于防止電流反灌的單向二極管D11/D12/D13后，并行輸出，參見圖2所示，所 述單向二極管D11/D12/D13優(yōu)選采用大功率開關(guān)二極管實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例以輸出-48V直流電 源的AC/DC開關(guān)電源為例進(jìn)行說明，AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)的正極連接工作地GND， 負(fù)極通過與其串聯(lián)的限流電阻R1/R2/R3連接單向二極管D11/D12/D13的陰極，所述單向二 極管D11/D12/D13的陽極相并聯(lián)，并進(jìn)行多路擴(kuò)展后，比如進(jìn)行6路擴(kuò)展后，進(jìn)而各自通過 一路空氣開關(guān)Kl K6與6路直流電源輸出端Voutl Voutn —一對(duì)應(yīng)連接，由此組成多 電源自動(dòng)均流供電，為后級(jí)通信設(shè)備提供可靠冗余供電。在每一路直流電源輸出端Voutl Voutn與工作地GND之間均并聯(lián)有作為第四級(jí)保護(hù)的雙向TVS 二極管D4-D9，參見圖2所示。所述空氣開關(guān)Kl K6與雙向TVS 二極管 D4-D9組成多電源分布式多路浪涌保護(hù)供電，響應(yīng)時(shí)間可達(dá)ps級(jí)，實(shí)現(xiàn)四級(jí)保護(hù)，任何一路 負(fù)載設(shè)備遭受雷擊或者其它故障，均不影響其它路負(fù)載設(shè)備的正常工作。本實(shí)施例的電源供電系統(tǒng)采用四級(jí)防護(hù)措施，對(duì)雷電和強(qiáng)干擾信號(hào)可以進(jìn)行快速 泄放，雷電響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到PS級(jí)，防雷擊效果顯著。該電源供電系統(tǒng)不僅可以為電信、電 力等行業(yè)的通信機(jī)房以及無線基站、發(fā)電廠、變電站等場(chǎng)所的通信設(shè)備提供工作電源，還可 以應(yīng)用于工礦企業(yè)的工業(yè)控制系統(tǒng)、其它領(lǐng)域的防雷擊和干擾信號(hào)的電源防護(hù)以及多電源 自動(dòng)切換供電等領(lǐng)域中。當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換， 也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種高安全性能的電源供電系統(tǒng)，包括交流電源輸入端、AC/DC開關(guān)電源以及直流 電源輸出端；其特征在于所述交流電源輸入端通過EMI濾波器連接AC/DC開關(guān)電源的交 流輸入側(cè)，在所述EMI濾波器的前端和后端的火線、零線上分別連接有一路壓敏電阻，所述 壓敏電阻的另一端連接保護(hù)地；在所述AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)的火線和零線之間跨 接有雙向TVS 二極管，AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)連接直流電源輸出端，并通過另一雙向 TVS 二極管連接工作地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于連接所述EMI濾 波器后端的火線和零線擴(kuò)展成多路，分別與多路AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)一一對(duì)應(yīng)連 接，在每一路AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)分別跨接有一路所述的雙向TVS 二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于所述多路AC/DC 開關(guān)電源并行輸出，并擴(kuò)展成多路后與多路直流電源輸出端一一對(duì)應(yīng)連接，每一路直流電 源輸出端通過一路雙向TVS 二極管連接工作地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于在連接所述的每 一路直流電源輸出端的連線中均串聯(lián)有一路空氣開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于所述EMI濾波器 通過多路空氣開關(guān)與所述的多路AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)一一對(duì)應(yīng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于連接在所述EMI 濾波器與空氣開關(guān)之間的火線和零線為1. 5米長(zhǎng)、Smm2粗的多股軟銅線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于在 所述AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)連接有用于防止電流反灌的單向二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于在所述AC/DC開 關(guān)電源的直流輸出側(cè)還串聯(lián)有限流電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于在 所述交流電源輸入端與EMI濾波器的連線中串聯(lián)有空氣開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的高安全性能的電源供電系統(tǒng)，其特征在于在 所述EMI濾波器中包含有一個(gè)共模電感和六個(gè)電容，所述共模電感串聯(lián)在連接所述交流電 源輸入端的火線和零線中，共模電感的四個(gè)端子各自通過一個(gè)電容連接保護(hù)地，另外兩個(gè) 電容分別跨接在共模電感前端和后端的火線與零線之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高安全性能的電源供電系統(tǒng)，包括交流電源輸入端、AC/DC開關(guān)電源以及直流電源輸出端；所述交流電源輸入端通過EMI濾波器連接AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)，在所述EMI濾波器的前端和后端的火線、零線上分別連接有一路壓敏電阻，所述壓敏電阻的另一端連接保護(hù)地；在所述AC/DC開關(guān)電源的交流輸入側(cè)的火線和零線之間跨接有雙向TVS二極管，AC/DC開關(guān)電源的直流輸出側(cè)連接直流電源輸出端，并通過另一雙向TVS二極管連接工作地。本實(shí)用新型的電源供電系統(tǒng)采用四級(jí)防護(hù)，對(duì)雷電及強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)行泄放，雷電響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到ps級(jí)，顯著提高了電源系統(tǒng)的抗雷擊和浪涌抑制水平，確保了負(fù)載的用電安全。
文檔編號(hào)H02H7/125GK201893603SQ201020588698
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者姜思卓, 孫克正, 賈君洪 申請(qǐng)人:即墨市供電公司