詳解戶外LED驅(qū)動電源的防雷要求

　　雷擊所形成的浪涌沖擊是一種瞬態(tài)波，是一種瞬變干擾，可以是浪涌電壓也可以是浪涌電流。沿著電源線或其它路徑（傳導(dǎo)雷）或通過電磁場（感應(yīng)雷）而傳送至電源線路。其波形特征是先快速上升然后慢慢下降。這種現(xiàn)象會對電源產(chǎn)生致命的影響，由于其產(chǎn)生的瞬間的浪涌沖擊遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般電子器件的電性應(yīng)力，導(dǎo)致的直接結(jié)果是電子元件損壞。

　　如果是智能電源的話，即便是瞬態(tài)的浪涌沖擊沒有對器件造成損壞也可能會干擾程序的正常運行，從而發(fā)出錯誤性指令，致使電源無法按預(yù)期的指令工作。這也很好的解釋了為什么浪涌（沖擊）抗擾度在安規(guī)認(rèn)證中是屬于電磁兼容的范疇。

　　對戶外LED照明驅(qū)動電源而言，使用環(huán)境決定了防雷擊是衡量其性能的一個重要陳浩專欄指標(biāo)。故防雷設(shè)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AC輸入端典型的防雷電路，其主要的是機理是吸收雷擊所帶來的瞬態(tài)能量或?qū)⒛芰客ㄟ^預(yù)定的路徑泄放到大地，從而避免對電源后端的沖擊。

　　該設(shè)計包含了二級防護(hù)電路，一級保護(hù)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(hù)電路由壓敏電阻器MOV2、MOV3，氣體放電管AR1、AR2；二級防護(hù)的作用各有不同，一級保護(hù)電路主要負(fù)責(zé)處理差模浪涌，對電源端口的差模浪涌電壓進(jìn)行瞬間吸收。二級保護(hù)電路主要負(fù)責(zé)處理共模浪涌，通過壓敏電阻、防雷管的有效吸收及對地的能量泄放，使浪涌沖擊在經(jīng)過此級保護(hù)電路后大大降低。

　　防雷是一種約定俗成的習(xí)慣稱謂，轉(zhuǎn)化為對電源的要求來說是指電源要具備防浪涌沖擊的一種能力。LED驅(qū)動電源在安規(guī)認(rèn)證上要求要對其進(jìn)行浪涌（沖擊）抗干擾度試驗，以保證電源具有一定的抗干擾能力。國內(nèi)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T17626.5《電磁兼容試驗和測試技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗》，此標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC61000-4-5：2005。

　　LED驅(qū)動電源是作為LED燈具的一個部件而存在的，當(dāng)LED驅(qū)動電源與LED模塊分別放置時，LED驅(qū)動電源的輸出端口和LED模塊輸入端口須滿足此標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：能承受線與線間2kV、線與地間4kV（即差模2KV、共模4KV的標(biāo)準(zhǔn)）的浪涌沖擊。同時對LED燈具交流電源端口同樣有此要求。

　　目前LED戶外驅(qū)動電源在對防雷擊方面還是一個比較難突破的問題。當(dāng)然，電子技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，從技術(shù)層面來說都不是很大的挑戰(zhàn)，只是因為LED燈具對電源整體尺寸有要求和限制，在一個有限的空間內(nèi)設(shè)計出滿足防雷要求的電源則顯得還不是那么容易。一般地，現(xiàn)行的GB/T17626.5只建議產(chǎn)品要滿足差模2KV、共模4KV的標(biāo)準(zhǔn)。事實上，此規(guī)格遠(yuǎn)不能滿足實際的要求，尤其是用于特殊條件如港口碼頭、周邊有大型機電設(shè)備的工廠或雷擊多發(fā)區(qū)。

　　為了解決這一矛盾，很多工程企業(yè)往往是通過增加一個獨立的浪涌抑制器來解決。通過在輸入與戶外LED驅(qū)動電源（不限于LED驅(qū)動電源，可泛指電子設(shè)備，下同）間增加一個獨立的防雷設(shè)備，以此來化解雷擊對戶外LED驅(qū)動電源的威脅，從而極大地保證了電源的可靠性。有必要指出，對于獨立式防雷器來說，其參考標(biāo)準(zhǔn)與一體式的電源防雷標(biāo)準(zhǔn)不同，其參考的標(biāo)準(zhǔn)為IEC61643-1或EN61643-11。獨立式防雷器一般都由多級防護(hù)線路組成。為保護(hù)后級的電源設(shè)備，它必須保證經(jīng)過其多級保護(hù)后的殘余電壓小于后級電源能承受的浪涌沖擊電壓，此值越小越好，一般要求小于1.5KV，設(shè)計比較好的產(chǎn)品此值可低于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(fù)載或大型負(fù)載、電力系統(tǒng)的切換、與開關(guān)器件相關(guān)聯(lián)的諧振現(xiàn)象及各種系統(tǒng)故障如系統(tǒng)組合對接地系統(tǒng)的短路和電弧故障均會產(chǎn)生很高的瞬時過電壓（或過電流）。例如大功率驅(qū)動電源在開通瞬間，特別是在冷啟機條件下，會產(chǎn)生一個很大的浪涌電流流入電源設(shè)備，是因為電源里面有很多不同用途的電容，尤其是用于PFC（功率因數(shù)調(diào)整）線路后的高壓、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(nèi)對電容迅速充電，該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)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，這個時候的沖擊電流會更大。

　　如何保證戶外LED驅(qū)動電源滿足防雷的要求，除了設(shè)計相應(yīng)的防雷電路外，同時要充分考慮到元件的應(yīng)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涌水平。至少要保證滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(qū)動電源的正確安裝和使用方面也有一些事項值的注意。如電源必須可靠接地，以保證沖擊能量有固定路徑可泄放；采用專用線路為戶外驅(qū)動電源供電，避免周邊有大型的機電設(shè)備以避免在機電設(shè)備啟動時產(chǎn)生浪涌沖擊；合理控制每條支路上燈具（或電源）的負(fù)載總量，避免因負(fù)載太大開機瞬間產(chǎn)生浪涌沖擊；合理配置閘刀，開或關(guān)須逐級進(jìn)行。這些都可有效地避免帶來操作浪涌沖擊，從而使得LED驅(qū)動電源能更可靠的工作。