[发明专利]防雷电组件

说明书

本发明涉及防雷电组件，意在置于可能被雷电信号损坏的电子设备与可能受到雷电冲击并将雷电信号传送向所述电子设备的输电线之间。

存在许多防雷电组件，包括稳压(Zener)功率二极管、瞬态吸收(Transorb)或瞬态电压抑制(TVS)二极管，它们被设计成承受由雷击生成的电压和电流的大小的电压和电流。这种类型的二极管旨在安装在容易受到雷电冲击的输电线与能量耗散电路(通常为地)之间。当输电线受到雷电冲击时，该二极管变为导电并将雷电信号传送向耗散电路(通常为地)。

已经发现这些防护组件影响位于该组件下游的某些类型的电子设备的性能。这例如在所涉及的输电线将传感器连接到测量电路时发生。在该情况中，由于组件的特性，以相对高的温度感生出漏电流。取决于所期望的下游计量性能水平，这些漏电流可能引起将劣化测量的电压误差。尤其在差动测量电路中就是这种情况，差动测量电路使用例如仪表放大器(instrumentation amplifier)或寻找两个函数之间的模拟差的某一功能。

本发明的一个目的是提出一种防雷电组件，该防雷电组件不会不利地影响与其连接的设备的性能，且以通用的方式来实现该结果而不管输入的类型如何，输入可以是：

●模拟的，不管是差动的还是以其他方式连接到任何种类的电压或电流传感器或源；

●数字的，与TTL、CMOS、LVDS或其他信号接触；

●1553、CAN、VAN或其他类型的差动总线；或者

●功率信号。

为此，根据本发明提供了一种防雷电组件，包括能够传输雷电信号的至少一个主输入、用于连接到要防雷电信号的设备的至少一个主输出、用于连接到耗散电路的分支输出、用于将所述输入连接到所述主输出的直通线、以及设置在所述直通线与所述分支输出之间且装备有至少一个分支开关的分支电路，所述分支开关具有打开状态和闭合状态，在打开状态中所述分支输出与所述直通线隔离，而在闭合状态中所述雷电信号从所述直通线向所述分支输出传导。

在其打开状态中，所述分支开关不允许可能干扰连接到所述组件的所述设备的工作的漏电流通过，但是在其闭合状态中，它使得所述雷电信号能被放电。从而为所述设备提供了防护，但是当没有雷击时不存在对所述设备的工作的干扰。

较佳地，所述组件包括用于检测所述分支电路的工作状态的电路，所述检测电路包括用于验证所述开关的正确闭合以及所述开关中的电荷流的装置。

较佳地，所述检测电路可由系统以及也可由一直被保护的所述设备询问。由于分支开关的存在，这种类型的分支电路的工作状态容易被检测；仅仅需要验证该开关的闭合和导通。

该检测设备还有利地包括用于连接到要被保护的所述设备的输入/输出链路。

该设备于是可使得工作状态被验证，并可接收表示该状态的信息。

根据所述分支电路的一特定实施例，所述分支电路包括控制线路，所述控制线路位于用于连接到低电压电源的次级输入与所述分支开关的控制输入之间，所述控制线路装备有具有连接到所述直通线的高压控制输入的控制开关。

在该例中，所述控制开关直接由所述雷电信号闭合，该闭合于是导致所述分支开关的闭合。这使得所述分支电路相对简单。

根据所述组件的第一实施例，所述开关中的至少一个是装在具有恒定受控压力的气体的空腔中的微机电系统，所述微机电系统较佳地包括形成所述控制输入的一移动触点以及两个固定电极，所述移动触点被安排成在由所述控制输入中存在的电压生成的静电力的作用下从与所述电极分离的位置移动到与所述电极接触的位置。

有利的是，所述气体是可电离化的气体，当被施加了足够的电压时，所述气体变得导电并帮助加速所述移动触点的移动。所述电离化的气体较佳地被保持在某些条件下，更具体来说是压力条件，使得所述足够的电压大约是所述雷电信号的电压的三分之一。

根据所述组件的第二实施例，所述开关包括以如下方式被置于包含可电离化的气体的外壳中且彼此由所述气体分隔的两个电极，即所述开关被由于施加超过预定阈值的电压而造成的击穿闭合，所述预定阈值介于所述设备的标称电源电压和雷电电压之间。