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补全先天缺陷 教你DIY搞定电源防雷器

2016-01-05刘煜康 邓威《微型计算机》2016年1月上

Step4:装盒待用

经过测试后,剩下的就是找一个大小合适的绝缘盒子将我们DIY的防雷器装起来,不仅为了好看也为了安全和更可靠。盒子可以是不用的塑料小瓶,当然如果有条件的话尽量用RTV胶,或者热熔胶将它灌封。最后还需要接驳一公口、一母口插座,公口连接插线板,母口直接接驳电源,把LNE三条线对应的接到插座上就可以长期使用了(如图11所示)。在电路上看来所有的用电器都是并联在电网上的,所以一只防雷器可以守护不止一个电器。另由于该防雷器容量冗余非常的大,在室内使用的情况下,这样一个防雷器用上十好几年都是很可能的。

雷击浪涌专用隔离调压器:远方GT2502.
雷击浪涌专用隔离调压器:远方GT2502.

浪涌发生器:远方EMS61000-5H。
浪涌发生器:远方EMS61000-5H。

耦合/去耦网络:远方SGN-2H。
耦合/去耦网络:远方SGN-2H。

效果验证

为了验证DIY防雷器的效果,笔者贡献出自己的一台电源为大家了做个示范。实验用雷击浪涌发生器与耦合网络产生人工雷击,同时需要一个专用的隔离电源来把试验区域与电网隔离开来。由于该防雷器已经是成熟的设计,笔者就直接上差模6kV、共模10kV的高指标为读者们进行演示,这个指标对于室内应用而言基本上是不会出现的高能量级别。

差模分正负脉冲每30秒一次共打12次,共模也是每30秒一次打16次,打雷期间机器是上电工作的。6kV差模打下来测量到的最大电流是两千余安培,10kV共模测量到的最大电流是千余安培。打完一轮雷击下来机器没有损坏,负载上面也没有发现过高的电压,除了共模雷击释放时GDT发生辉光放电以外,全程并没有什么特别的事情发生。事实上为了抓拍到效果理想的示意图,笔者又额外打了好几轮。最后防雷器和机器均没有损坏,甚至毫无冲击抵抗能力的LED指示灯也没有损坏。可见该防雷器是很皮实的。

雷击实验中,为了安全起见,外面罩了一个透明亚克力罩子,读者尝试时也可以借鉴此法。
雷击实验中,为了安全起见,外面罩了一个透明亚克力罩子,读者尝试时也可以借鉴此法。

去掉防雷器后再次实验。在降低了能量标准的前提下,实验电源也无法正常通过差模雷模拟测试,共模就更来不及尝试了。差模雷模拟下被打爆的X电容。
去掉防雷器后再次实验。在降低了能量标准的前提下,实验电源也无法正常通过差模雷模拟测试,共模就更来不及尝试了。差模雷模拟下被打爆的X电容。

共模雷击脉冲瞬间,气体放电管被击穿出现高压辉光放电。击穿发光过程中的连续四帧图像。
共模雷击脉冲瞬间,气体放电管被击穿出现高压辉光放电。击穿发光过程中的连续四帧图像。

实验电源在去掉防雷器后被差模雷烧焦的芯片(由于技术保密原因,笔者拍照时已经将PFC芯片转移了安放位置)。

接下来把防雷器去掉,为了避免损坏仪器,笔者将放电等级调低至4kV差模、6kV共模再打一轮。结果在差模第4个脉冲的时候,X电容爆裂,但机器尚能够正常工作。第六个脉冲时机器连续出现3处火花,停止了工作—显然坏得不轻。由于机器还没挺过差模实验就已经死亡,所以共模雷击就没有进行实验。拆解分析发现PFC控制芯片表面烧焦、MOS管击穿、保险丝熔断,三处火花由此来,仔细看母线电容也轻微鼓起,估计还有更多损坏部位。前后对比,可知DIY防雷器的优秀效果。

很显然,经过我们的验证,该防雷器确实能起到防雷的作用。但是由于钳位电压依然高于电网电压,所以一些劣质或者设计不完善的电器还是有可能被打雷损坏。“任何防雷设备都不可能做到100%的防护”这一点是业界公认的。所以笔者并不敢肯定有它之后,你的所有家电都能固若金汤,但至少风险已经大大降低,且DIY操作并不复杂,为自己的设备增加一层保护何乐而不为呢?

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