在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的時(shí)代，電子產(chǎn)品已廣泛融入人們生活與工作的各個(gè)角落。從日常使用的手機(jī)、電腦，到工業(yè)生產(chǎn)中的各類精密設(shè)備，都離不開穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)。而開關(guān)電源系統(tǒng)作為電子產(chǎn)品的核心供電部件，其性能與穩(wěn)定性至關(guān)重要。然而，自然雷電浪涌的存在，如同隱藏在電子產(chǎn)品背后的 “殺手”，時(shí)刻威脅著開關(guān)電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

雷電，這一自然現(xiàn)象的本質(zhì)是攜帶不同電荷的云層與云層、云層與地面之間產(chǎn)生的瞬間擊穿空氣的放電現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界平均每秒就會(huì)發(fā)生近百次左右的雷電現(xiàn)象。單次雷電的電壓大約是 1 億至 100 億伏特不等，所產(chǎn)生的電流平均可達(dá)數(shù)萬(wàn)安培，瞬間放電功率達(dá)到數(shù)十億至數(shù)百億千瓦 ，威力驚人。

當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，不僅會(huì)帶來(lái)直接雷擊的危害，還會(huì)產(chǎn)生雷電浪涌這一副產(chǎn)品。雷電浪涌產(chǎn)生的原因主要有以下幾種。其一，感應(yīng)雷擊電涌過(guò)電壓，雷擊閃電產(chǎn)生的高速變化的電磁場(chǎng)，閃電輻射的電場(chǎng)作用于導(dǎo)體，會(huì)感應(yīng)出很高的過(guò)電壓，這類過(guò)電壓具有很陡的前沿并快速衰減。其二，直接雷擊電涌過(guò)電壓，直接落雷在電網(wǎng)上，由于瞬間能量巨大，破壞力超強(qiáng)。其三，雷擊傳導(dǎo)電涌過(guò)電壓，由遠(yuǎn)處的架空線傳導(dǎo)而來(lái)，其能量隨線路的延長(zhǎng)而減弱。其四，振蕩電涌過(guò)電壓，動(dòng)力線等效一個(gè)電感，并于大地及臨近金屬物體間存在分布電容，構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，在 TT、TN 供電系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障的瞬間，由于高頻率的成分出現(xiàn)諧振，在線路上產(chǎn)生很高過(guò)電壓 。

自然雷電浪涌對(duì)電子產(chǎn)品的開關(guān)電源系統(tǒng)有著多方面的影響。從破壞原理與現(xiàn)象來(lái)看，可能會(huì)造成飛弧，在被損的部件上留下明顯的電弧痕跡;會(huì)產(chǎn)生電暈，在絕緣體表面上形成明顯的電蝕痕跡，使被蝕部位絕緣下降;還可能導(dǎo)致控制電路的 IC 等元件損壞，一般電子設(shè)備、家用電器的整流元件、穩(wěn)壓元件損壞，甚至造成接地故障使設(shè)備帶電，引發(fā)設(shè)備相間短路等問(wèn)題。

具體而言，自然雷電浪涌可能導(dǎo)致開關(guān)電源系統(tǒng)出現(xiàn)災(zāi)難性危害和積累性危害。災(zāi)難性危害指的是一個(gè)電涌電壓超過(guò)設(shè)備的承受能力，則這個(gè)設(shè)備完全被破壞或壽命大大降低。例如，電機(jī)通常的絕緣電壓為正常工作電壓的 2 倍加 1000V 左右，故 220V 電機(jī)的絕緣電壓一般為 1500V。而浪涌不斷地沖擊電機(jī)的絕緣層，就可能導(dǎo)致絕緣層被擊穿 。積累性危害則是多個(gè)小電涌累積效應(yīng)造成半導(dǎo)體器件性能的衰退、設(shè)備發(fā)故障和壽命的縮短，最后導(dǎo)致停產(chǎn)或是生產(chǎn)力的下降 。

雷電浪涌對(duì)開關(guān)電源系統(tǒng)的影響還體現(xiàn)在多個(gè)具體的方面。在電壓方面，浪涌會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng)，使得正常工作情況下的機(jī)器設(shè)備自動(dòng)停止或啟動(dòng)。在一些用電設(shè)備中，如空調(diào)、壓縮機(jī)、電梯、泵或電機(jī)等運(yùn)行時(shí)，電腦控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)理由復(fù)位，電機(jī)也經(jīng)常需要更換或重繞，電氣設(shè)備由于故障、復(fù)位或電壓?jiǎn)栴}而縮短使用壽命。從電路元件角度看，差模雷擊產(chǎn)生高的差模電流能導(dǎo)致輸入大電容的電壓升高，進(jìn)而損壞輸入大電解電容和開關(guān)管的漏極。共模雷擊會(huì)產(chǎn)生非常高的共模電壓，共模電壓能造成電弧放電。若發(fā)生電弧放電，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常高的高頻的電流。如果沒(méi)有電弧放電發(fā)生，電流比較小，只有寄生電容 Cparasitic * dv/dt。而當(dāng)發(fā)生一個(gè)電弧放電時(shí)，得到的非常高的峰值高頻電流產(chǎn)生的噪聲能耦合進(jìn)入低壓電路導(dǎo)致誤動(dòng)作 。

在實(shí)際生活中，因雷電浪涌導(dǎo)致電子產(chǎn)品開關(guān)電源系統(tǒng)受損的案例屢見不鮮。例如，在一些雷雨多發(fā)地區(qū)，戶外的監(jiān)控設(shè)備常常因遭受雷電浪涌沖擊，其開關(guān)電源系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障，導(dǎo)致監(jiān)控畫面中斷，無(wú)法正常發(fā)揮監(jiān)控作用。還有一些工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化設(shè)備，一旦開關(guān)電源系統(tǒng)被雷電浪涌損壞，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線的停滯，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失 。

為了減少自然雷電浪涌對(duì)電子產(chǎn)品開關(guān)電源系統(tǒng)的影響，可采取多種防護(hù)措施。在硬件設(shè)計(jì)方面，可以使用浪涌保護(hù)器，它能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害。常見的浪涌保護(hù)器元件包括放電間隙、氣體放電管、壓敏電阻等 。在軟件設(shè)計(jì)上，可以通過(guò)優(yōu)化電路控制算法，提高開關(guān)電源系統(tǒng)對(duì)電壓波動(dòng)的自適應(yīng)能力。同時(shí)，在設(shè)備的安裝與使用過(guò)程中，要確保良好的接地，降低接地電阻，以減少雷電浪涌造成的危害 。

自然雷電浪涌對(duì)電子產(chǎn)品的開關(guān)電源系統(tǒng)影響顯著，了解其產(chǎn)生原因、危害方式及防護(hù)措施，對(duì)于保障電子產(chǎn)品的穩(wěn)定運(yùn)行、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。在未來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步，應(yīng)進(jìn)一步深入研究雷電浪涌的防護(hù)技術(shù)，以更好地應(yīng)對(duì)這一自然威脅。