戶外LED驅動電源的防雷要求詳細解析
發布時間:2014-08-20 責任編輯:echotang
【導讀】對戶外LED照明驅動電源而言,使用環境決定了防雷擊是衡量其性能的一個重要陳浩專欄指標。故防雷設計對戶外LED電源來說是必須要考量的。本文介紹戶外LED驅動電源的防雷要求技術解析。
雷(lei)擊(ji)是(shi)一(yi)種(zhong)常(chang)見(jian)的(de)自(zi)然(ran)現(xian)象(xiang),特(te)別(bie)是(shi)在(zai)雨(yu)季(ji)尤(you)為(wei)常(chang)見(jian)。其(qi)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)危(wei)害(hai)和(he)損(sun)失(shi)全(quan)球(qiu)每(mei)年(nian)以(yi)千(qian)億(yi)美(mei)元(yuan)來(lai)計(ji)。雷(lei)擊(ji)分(fen)為(wei)直(zhi)接(jie)雷(lei)和(he)間(jian)接(jie)雷(lei),間(jian)接(jie)雷(lei)主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)傳(chuan)導(dao)雷(lei)和(he)感(gan)應(ying)雷(lei)。由(you)於(yu)直(zhi)接(jie)雷(lei)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)能(neng)量(liang)衝(chong)擊(ji)非(fei)常(chang)大(da),破(po)壞(huai)力(li)極(ji)強(qiang),一(yi)般(ban)電(dian)源(yuan)是(shi)無(wu)法(fa)承(cheng)受(shou)的(de)。故(gu)本(ben)文(wen)要(yao)討(tao)論(lun)的(de)是(shi)指(zhi)間(jian)接(jie)雷(lei),包(bao)括(kuo)傳(chuan)導(dao)雷(lei)和(he)感(gan)應(ying)雷(lei)二(er)種(zhong)雷(lei)擊(ji)類(lei)型(xing)。
雷擊所形成的浪湧衝擊是一種瞬態波,是一種瞬變幹擾,可以是浪湧電壓也可以是浪湧電流。沿著電源線或其它路徑(傳導雷)或通過電磁場(感應雷)erchuansongzhidianyuanxianlu。qiboxingtezhengshixiankuaisushangshengranhoumanmanxiajiang。zhezhongxianxianghuiduidianyuanchanshengzhimingdeyingxiang,youyuqichanshengdeshunjiandelangyongchongjiyuanyuanchaochuyibandianziqijiandedianxingyingli,daozhidezhijiejieguoshidianziyuanjiansunhuai。
如ru果guo是shi智zhi能neng電dian源yuan的de話hua,即ji便bian是shi瞬shun態tai的de浪lang湧yong衝chong擊ji沒mei有you對dui器qi件jian造zao成cheng損sun壞huai也ye可ke能neng會hui幹gan擾rao程cheng序xu的de正zheng常chang運yun行xing,從cong而er發fa出chu錯cuo誤wu性xing指zhi令ling,致zhi使shi電dian源yuan無wu法fa按an預yu期qi的de指zhi令ling工gong作zuo。這zhe也ye很hen好hao的de解jie釋shi了le為wei什shen麼me浪lang湧yong(衝擊)抗擾度在安規認證中是屬於電磁兼容的範疇。
對戶外LED照明驅動電源而言,使用環境決定了防雷擊是衡量其性能的一個重要陳浩專欄指標。故防雷設計對戶外LED電源來說是必須要考量的。圖1所示的是一個電源ACshuruduandianxingdefangleidianlu,qizhuyaodeshijilishixishouleijisuodailaideshuntainenglianghuojiangnengliangtongguoyudingdelujingxiefangdaodadi,congerbimianduidianyuanhouduandechongji。
該設計包含了二級防護電路,一級保護電路由保險絲FUSE、壓敏電阻器MOV1,氣體放電管AR3組成;二級保護電路由壓敏電阻器MOV2、MOV3,氣體放電管AR1、AR2;二(er)級(ji)防(fang)護(hu)的(de)作(zuo)用(yong)各(ge)有(you)不(bu)同(tong),一(yi)級(ji)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)主(zhu)要(yao)負(fu)責(ze)處(chu)理(li)差(cha)模(mo)浪(lang)湧(yong),對(dui)電(dian)源(yuan)端(duan)口(kou)的(de)差(cha)模(mo)浪(lang)湧(yong)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)瞬(shun)間(jian)吸(xi)收(shou)。二(er)級(ji)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)主(zhu)要(yao)負(fu)責(ze)處(chu)理(li)共(gong)模(mo)浪(lang)湧(yong),通(tong)過(guo)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)、防雷管的有效吸收及對地的能量泄放,使浪湧衝擊在經過此級保護電路後大大降低。
防雷是一種約定俗成的習慣稱謂,轉化為對電源的要求來說是指電源要具備防浪湧衝擊的一種能力。LED驅動電源在安規認證上要求要對其進行浪湧(衝擊)抗幹擾度試驗,以保證電源具有一定的抗幹擾能力。國內執行的標準是GB/T17626.5《電磁兼容試驗和測試技術浪湧(衝擊)抗擾度試驗》,此標準等同采用IEC61000-4-5:2005。
LED驅動電源是作為LED燈具的一個部件而存在的,當LED驅動電源與LED模塊分別放置時,LED驅動電源的輸出端口和LED模塊輸入端口須滿足此標準的規定:能承受線與線間2kV、線與地間4kV(即差模2KV、共模4KV的標準)的浪湧衝擊。同時對LED燈具交流電源端口同樣有此要求。
目前LED戶外驅動電源在對防雷擊方麵還是一個比較難突破的問題。當然,電子技術發展到現在,從技術層麵來說都不是很大的挑戰,隻是因為LED燈具對電源整體尺寸有要求和限製,在一個有限的空間內設計出滿足防雷要求的電源則顯得還不是那麼容易。一般地,現行的GB/T17626.5隻建議產品要滿足差模2KV、共模4KV的標準。事實上,此規格遠不能滿足實際的要求,尤其是用於特殊條件如港口碼頭、周邊有大型機電設備的工廠或雷擊多發區。
為了解決這一矛盾,很多工程企業往往是通過增加一個獨立的浪湧抑製器來解決。通過在輸入與戶外LED驅動電源(不限於LED驅動電源,可泛指電子設備,下同)間增加一個獨立的防雷設備,以此來化解雷擊對戶外LED驅qu動dong電dian源yuan的de威wei脅xie,從cong而er極ji大da地di保bao證zheng了le電dian源yuan的de可ke靠kao性xing。有you必bi要yao指zhi出chu,對dui於yu獨du立li式shi防fang雷lei器qi來lai說shuo,其qi參can考kao標biao準zhun與yu一yi體ti式shi的de電dian源yuan防fang雷lei標biao準zhun不bu同tong,其qi參can考kao的de標biao準zhun為weiIEC61643-1或EN61643-11。獨du立li式shi防fang雷lei器qi一yi般ban都dou由you多duo級ji防fang護hu線xian路lu組zu成cheng。為wei保bao護hu後hou級ji的de電dian源yuan設she備bei,它ta必bi須xu保bao證zheng經jing過guo其qi多duo級ji保bao護hu後hou的de殘can餘yu電dian壓ya小xiao於yu後hou級ji電dian源yuan能neng承cheng受shou的de浪lang湧yong衝chong擊ji電dian壓ya,此ci值zhi越yue小xiao越yue好hao,一yi般ban要yao求qiu小xiao於yu1.5KV,設計比較好的產品此值可低於0.8KV。
事實上,電源除了在遭受雷擊外,在接通、斷開電感、容性負載或大型負載、電力係統的切換、與開關器件相關聯的諧振現象及各種係統故障如係統組合對接地係統的短路和電弧故障均會產生很高的瞬時過電壓(或過電流)。lirudagonglvqudongdianyuanzaikaitongshunjian,tebieshizailengqijitiaojianxia,huichanshengyigehendadelangyongdianliuliurudianyuanshebei,shiyinweidianyuanlimianyouhenduobutongyongtudedianrong,youqishiyongyuPFC(功率因數調整)線路後的高壓、大容量的電解電容,在啟機前電壓很低,在接通市電很短的時間內對電容迅速充電,該峰值電流遠遠大於穩態條件下的輸入電流。
如果同時恰好在輸入電壓為90度相位角時接通,這個時候的衝擊電流會更大。
如何保證戶外LED驅動電源滿足防雷的要求,除了設計相應的防雷電路外,同時要充分考慮到元件的應力能力,尤其是電源輸入端的壓敏電阻、放電管、整流橋、保險絲、EMI濾波等器件,要充分考慮到可能承受的浪湧水平。至少要保證滿足相關標準如GB/T17625.6(等同采用IEC61000-4-5:2005)或IEC61643-1或EN61643-11的基本要求。
此外,在驅動電源的正確安裝和使用方麵也有一些事項值的注意。如電源必須可靠接地,以保證衝擊能量有固定路徑可泄放;采用專用線路為戶外驅動電源供電,避免周邊有大型的機電設備以避免在機電設備啟動時產生浪湧衝擊;合理控製每條支路上燈具(或電源)的負載總量,避免因負載太大開機瞬間產生浪湧衝擊;合理配置閘刀,開或關須逐級進行。這些都可有效地避免帶來操作浪湧衝擊,從而使得LED驅動電源能更可靠的工作。
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