有关LED雷击保护的电路设计问题探讨

        2Pro AC系列器件提供了综合的过流/过压/过热电路保护，帮助保护多种多样的低功率系统以防止由过电压故障引起的损坏，包括雷击、电源零线丢失、输入电压错误和电力线感应。
2Pro AC器件将PolySwitch聚合物正温度（polymeric positive temperature coefficient, PPTC）过电流器件和金属氧化物压敏电阻（metal oxide varistor, MOV）元件集成在一个创新的热保护器件中，帮助提供可恢复限流，用于过电压故障中的过电流保护和电压箝位。这种单一器件方法可以帮助制造商满足行业测试要求、减少元件数目并提高设备可靠性。
对于家用型的LED照明，雷击的保护要求都会小于2kV surge，2Pro AC正好可以防护2kV的雷击，正是2Pro AC系列具有以上优异的特性，在LED照明上有着广泛的应用。笔者也给很多客户设计了2Pro AC的方案，完全可以满足客户的2kV surge要求。
本篇要讨论的是笔者不久前调试的一块客户的LED电路板，对于雷击的要求也是2kV，笔者把2Pro AC放置于LED lighting电路输入端，再加上雷击波形发生器和交流耦合，电路图如下。



但是奇怪的事情发生了。打完2kV surge之后，LED灯不亮了。由于电路板还是通着220V电源，明显这次2Pro AC没有保护后级的驱动芯片，经检查驱动芯片确实是损坏了。后来降低到1kV surge，但还是通不过，驱动芯片也还是被打坏。为什么呢？2Pro AC是完全可以通过2kV surge的，那是什么原因导致驱动芯片损坏的呢？
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笔者就此就分析了一下客户的电路，发现客户电路的拓扑是采用的单级PFC结构。这种单级PFC结构好处是电路比较简单，并且可以达到较高的PFC值，但是电路中取消了在原本电源开关电路中常见的电解电容（电解电容一般根据LED驱动器的功率而选定，一般会取47uF/400V左右），取而代之的是小电容值的高压电容。
正是由于没有了这个大电解电容，导致了单级PFC结构电路的防雷击能力大幅降低，雷击surge发生的时候就损坏了驱动芯片。也可以说，2Pro AC是和大电解电容一起协调配合才能通过surge脉冲，同时也保护了后级的电子电路，缺少了哪一个保护性能都会大打折扣。
那接下来的问题是既然没有了大电解电容，那有没有什么方案还是可以通过surge同时保护后级电路的，答案是有方案的。由于客户采用的单级PFC结构，要通过surge测试要求的话，就需要两极的保护电路来满足surge的要求。笔者打算另文再进行阐述。
从以上的案例分析得出，2Pro AC器件通过客户的surge要求是和客户端的电路拓扑息息相关的，客户端的PCB板需要2Pro AC来进行雷击保护，同时2Pro AC也需要客户端的电子电路比如电解电容一起配合来保护后级的脆弱的电子线路。所以一定要根据客户的具体电路和应用才能得出一个可靠的电路防雷方案。