【導讀】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。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(qū)動電源的防雷要求技術(shù)解析。
雷擊是一種常見的自然現(xiàn)象，特別是在雨季尤為常見。其所帶來的危害和損失全球每年以千億美元來計。雷擊分為直接雷和間接雷，間接雷主要包括傳導雷和感應雷。由于直接雷所帶來的能量沖擊非常大，破壞力極強，一般電源是無法承受的。故本文要討論的是指間接雷，包括傳導雷和感應雷二種雷擊類型。
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（傳導雷）或通過電磁場（感應雷）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遠超出一般電子器件的電性應力，導致的直接結(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。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^預定的路徑泄放到大地，從而避免對電源后端的沖擊。
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；二級防護的作用各有不同，一級保護電路主要負責處理差模浪涌，對電源端口的差模浪涌電壓進行瞬間吸收。二級保護電路主要負責處理共模浪涌，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)過此級保護電路后大大降低。
防雷是一種約定俗成的習慣稱謂，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)認證上要求要對其進行浪涌（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)行的標準是GB/T17626.5《電磁兼容試驗和測試技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗》，此標準等同采用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準的規(guī)定：能承受線與線間2kV、線與地間4kV（即差模2KV、共模4KV的標準）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的標準。事實上，此規(guī)格遠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(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，其參考標準與一體式的電源防雷標準不同，其參考的標準為IEC61643-1或EN61643-11。獨立式防雷器一般都由多級防護線路組成。為保護后級的電源設備，它必須保證經(jīng)過其多級保護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、容性負載或大型負載、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，該峰值電流遠遠大于穩(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涌水平。至少要保證滿足相關(guān)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(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備以避免在機電設備啟動時產(chǎn)生浪涌沖擊；合理控制每條支路上燈具（或電源）的負載總量，避免因負載太大開機瞬間產(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。
