[实用新型]用于供电线路中的过电压保护的装置

说明书

技术领域

本公开内容涉及一种用于过电压保护的装置，更具体地，涉及一 种用于供电线路中的过电压保护的装置。

背景技术

过电压保护部件是当横跨它的电压超过给定阈值时接通的部件， 给定阈值即击穿电压并且通常表示为VBR。第一类型的保护部件是雪 崩二极管类型，其具有图1所示的电流-电压特性。当横跨此部件的 电压超过击穿电压VBR时，部件变得导通。理想地，当电流增长时 横跨部件的电压保持等于VBR。实际上，如图1所示，当过电压被吸 收时，该特性不是垂直的，而且横跨部件的电压超过值VBR，即强值 电流I穿过该部件。

这种类型的部件的缺点在于，在过电压吸收阶段期间，横跨部件 的电压保持为大于或等于击穿电压VBR，即在此阶段期间，部件必须 吸收大于VBRxI的功率。这造成必须形成足够大尺寸的部件，一方 面是为了最小化其内电阻，从而最小化过电压移除阶段期间横跨那里 的电压，另一方面，它可以吸收与过电压有关的功率，而不被损坏。 当前，对于大于100伏特的电压VBR，例如，在300伏特的量级上， 这造成部件尺寸大于若干cm²，例如，在10cm²的量级上。然而这样 的部件是以二极管芯片的堆叠的形式制成的，例如，十四个基本部件 的堆叠，每一个基本部件都具有8.6x8.6mm²的表面面积，以达到 430V的击穿电压。这样的部件可能是昂贵且庞大的。

第二类型的保护部件是导通(breakover)类型，即肖特基二极管 类型，或无栅晶闸管类型。导通部件的电流-电压特性示于图2中。 当横跨部件的电压超过击穿电压VBR时，此电压快速地下降并且然 后遵循基本垂直的特性1。

此第二类型的部件的优点是，假设横跨部件的电压在过电流流动 期间是非常低的，与雪崩二极管类型的装置中耗散的功率相比，由部 件中的过电压耗散的功率是较低的。此第二类型的部件的缺点是，只 要存在横跨部件的显著电压，该部件就保持接通，保护部件仅在电压 横跨使得此部件中的电流变得比保持电流Ih更小的情况下返回至断 开。对于具有范围从50伏特到1,000伏特的击穿电压VBR的保护部 件，根据部件的击穿电压，此保持电流当前具有从100mA到1A的范 围的值。

因此，导通类型保护部件可以被保留用于电路，在电路中这些部 件旨在保护具有横跨零值的工作电压的线路，这特别地适用于数据传 输线。如图3所示，如果形成连接到供电装置输出的供电线路的线路 L1需要被保护，例如供电装置是连接到逆变器12的太阳能发电站10， 则导通保护部件不能正常地使用，因为在例如由于闪电击中线路L1 引起的过电压出现后，线路L1上的电势保持为正，而且保护部件保 持导通。

如图4A所示，在施加过电压之后，在电源10的输出处的电压 VDC被短路，而且短路电流Isc从其流过。电源在它的端子之间具有 保护二极管的通态电阻RD和内电阻Ri。然后横跨保护二极管存在电 压VD＝VDC(RD/(Ri+RD))。

图4B示出了对应于这种特定情况的二极管的特性曲线的一部 分。在最实际的配置中，对应于短路电流Isc的电势VD远大于对应 于导通部件的保持电流Ih的电势Vh。例如，对于150mA保持电流 Ih，电压Vh可以在2V的量级上。因此，原则上，不可能使用导通部 件来保护直流(DC)供电线路。因而必须形成雪崩二极管类型的保 护装置，该保护装置应当具有相当大的表面面积并因而具有高成本。

图5示出了保护装置的例子。此装置在法国专利申请No.1352864 号(以及在相应的美国专利申请公开No.2014/0293493)中描述，其整 体通过引用并入本文。装置在两个端子A和B之间包含：导通类型 保护二极管D、开关SW以及用于控制开关SW的电路CONTROL的 并联组件。