一種直流電源防浪涌保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直流電源防浪涌保護電路，包括與輸出端口并聯的濾波電容C1、MOS管Q1、三極管Q2和三極管Q3，MOS管Q1的源極與三極管Q2的發射極電連接，柵極與三極管Q2的集電極電連接，漏極與輸出端口的正極電連接，源極與柵極之間并聯有電阻R2；三極管Q2的發射極與基極之間還并聯有電阻R3；輸出端口上還連接有調壓電路，調壓電路包括可變電阻R5和可變電阻R6，三極管Q3的基極與可變電阻R5和可變電阻R6的連接節點電連接，集電極串聯限壓電阻R4之后與三極管Q2的基極電連接，發射極與輸入端口的負極電連接。本實用新型能夠把直流浪涌電壓鉗位到負載能夠承受的電壓范圍內。
【專利說明】一種直流電源防浪涌保護電路
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種保護電路，特別涉及一種直流電源防浪涌保護電路，屬于電 學【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 浪涌也叫電涌、突波，就是超出正常工作電壓的瞬間過電壓。本質上講，浪涌是發 生在僅僅幾百萬分之一秒時間內的一種劇烈脈沖。主要指的是電源剛開通的那一瞬息產生 的強力脈沖，由于電路本身的非線性有可能有高于電源本身的脈沖；或者由于電源或電路 中其它部分受到本身或外來尖脈沖干擾。
[0003] 在航空直流電源中伴隨80V/50ms的浪涌電壓。浪涌電壓發生于大發電機開關、發 動引擎、瞬變負載等，如突卸或突加負載會引起發電機匯流條電壓短時升高，從而產生浪涌 電壓，這些浪涌電壓通常出現在配電總線處。浪涌電壓大大地超過穩態電源電壓，可能使整 個系統停頓、通信中止，當它襲擊到用電設備上時，往往造成誤操作和設備的損壞。
[0004] 針對航空直流電源中的浪涌電壓，需設計有效的抗浪涌電路。由于80V/50ms過壓 浪涌的伏秒積很大而不能用傳統的儲能方式來抑制，否則電感和電容元件將會太大。有的 電路能快速有效地抑制過壓浪涌，但電路結構復雜，損耗較大，工業界的浪涌抑制產品大都 將浪涌電壓的能量轉化為熱能消耗掉，電路的損耗較大。有些TVS管雖然能夠抑制浪涌電 壓并把浪涌電壓能量轉換熱能消耗掉，但是也把供電端的輸入電源拉到地短路，導致供電 端前級的設備也無法工作。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種直流電源防浪涌保護電 路，能夠把直流浪涌電壓鉗位到負載能夠承受的電壓范圍內，即便該負載部分出現故障也 不影響到前級供電設備的正常工作。
[0006] 為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下：一種直流電源防浪涌保 護電路，包括與直流電源電連接的輸入端口、與負載電連接的輸出端口、與所述輸出端口并 聯的濾波電容CUMOS管Ql、三極管Q2和三極管Q3 ;所述輸入端口的負極與輸出端口的負 極等電位連接；所述MOS管Ql的源極與三極管Q2的發射極電連接，柵極與三極管Q2的集 電極電連接，漏極與輸出端口的正極電連接，源極與柵極之間并聯有控制MOS管Ql導通的 電阻R2 ;三極管Q2的發射極與輸入端口的正極電連接，發射極與基極之間還并聯有控制三 極管Q2導通的電阻R3 ;輸出端口上還連接有調壓電路，所述調壓電路包括可變電阻R5和 可變電阻R6,可變電阻R5的一端與輸出端口的正極電連接，另一端與可變電阻R6的一端 電連接，可變電阻R6的另一端與輸出端口的負極電連接；所述三極管Q3的基極與可變電阻 R5和可變電阻R6的連接節點電連接，集電極串聯限壓電阻R4之后與三極管Q2的基極電連 接，發射極與輸入端口的負極電連接。
[0007] 所述MOS管Ql的源極和柵極之間還連接有穩壓二極管ZDl，所述穩壓二極管ZDl 與直流電源的負極之間連接有限流電阻R1。穩壓二極管ZDl的設置防止MOS管Ql的源極 和柵極電壓差過大導致MOS管Ql被擊穿，與穩壓二極管ZDl串聯連接的限流電阻Rl則能 避免穩壓二極管ZDl被燒毀。
[0008] 所述三極管Q3的基極與發射極之間連接有補償電容C2。
[0009] 所述濾波電容Cl的電容值為10?100uF。
[0010] 所述補償電容C2的電容值為1?10uF。
[0011] 所述MOS管Ql為P型MOS管，所述三極管Q2為PNP型三極管，所述三極管Q3為 NPN型三極管。
[0012] 與現有技術相比，本實用新型所達到的有益效果是：1、正常工作時MOS管Ql導通， MOS管Ql源極與柵極之間的電阻很小，因此直流電源輸出電壓即等于負載輸入電壓，在直 流電源不變的情況下，提高了帶載能力，顯著減少了保護電路的功耗；2、通過調節可變電阻 R5和可變電阻R6的阻值即可將浪涌電壓限制到負載能夠承受的電壓范圍內，操作簡單、方 便快捷，減少了誤操作率，同時，提高了保護電路的靈活性和適應性，便于推廣使用；3、利用 MOS管和三極管的導通、截止特性，使本實用新型具備了自失效保護及防反接自動保護功 能。本實用新型適用于航空、航天直流供電的電子設備中，具有電路結構簡單、體積小、成本 低、可靠性高的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型的電路原理圖。
[0014] 圖中：1、輸入端口；2、輸出端口；3、調壓電路。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本 實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0016] 如圖1所示，直流電源防浪涌保護電路，包括與直流電源電連接的輸入端口、與負 載電連接的輸出端口，輸入端口的負極與輸出端口的負極等電位連接。
[0017] 濾波電容Cl并聯于輸出端口的兩端，濾波電容Cl的正極與輸出端口的正極電連 接，負極與輸出端口的負極電連接，濾波電容Cl的電容值為10?100uF。
[0018] MOS管Ql的源極與三極管Q2的發射極電連接，柵極與三極管Q2的集電極電連接， 漏極與輸出端口的正極電連接，源極與柵極之間并聯有控制MOS管Ql導通的電阻R2。為 防止MOS管Ql的源極和柵極電壓差過大導致MOS管Ql被擊穿，MOS管Ql的源極和柵極之 間還連接有穩壓二極管ZD1，穩壓二極管ZDl與直流電源的負極之間連接有限流電阻R1，限 流電阻Rl的阻值范圍可以為IOk?IOOkQ，限流電阻Rl的設置則能避免穩壓二極管ZDl 被燒毀。MOS管Ql選用P型MOS管，相應的，三極管Q2選用PNP型三極管，三極管Q3選用 NPN型三極管。選用時，MOS管Ql擊穿電壓Vdss可以不大于-100V，M0S管Ql導通時的漏源 電阻R ds要盡可能小，因為一旦阻值偏大，就會使MOS管Ql功耗變大、溫升加速，溫升過大則 需使用散熱裝置，導致能源和布板出現不必要的浪費。
[0019] 調壓電路包括可變電阻R5和可變電阻R6,可變電阻R5的一端與輸出端口的正極 電連接，另一端與可變電阻R6的一端電連接，可變電阻R6的另一端與輸出端口的負極電連 接。可變電阻R5的阻值范圍為IOOk?IOOOkQ，可變電阻R6的阻值范圍為Ik?IOkQ。 可變電阻R5和可變電阻R6的具體阻值根據實際需要調節。三極管Q3的基極與可變電阻 R5和可變電阻R6的連接節點電連接，集電極串聯限壓電阻R4之后與三極管Q2的基極電連 接，發射極與輸入端口的負極電連接。三極管Q3的基極與發射極之間連接有補償電容C2， 補償電容C2的電容值選用1?10uF。三極管Q2的發射極與輸入端口的正極電連接，發射 極與基極之間還并聯有控制三極管Q2導通的電阻R3。
[0020] 現對本實用新型的工作過程描述如下：
[0021] 電路正常工作時，由于電阻R2的分壓作用，MOS管Ql的源極電壓大于柵極電壓且 大于MOS管Ql的開啟電壓V es(th)，MOS管Ql導通，MOS管Ql的漏源電阻Rds很小，通常只有 幾十毫歐，所以輸出端口的電壓近似等于輸入端口的電壓，等于濾波電容Cl兩端的電壓。 由于可變電阻R 6的分壓小于三極管Q3的導通電壓Vbe，三極管Q3處于截止狀態。相同的， 由于電阻R3的分壓作用，導致三極管Q2的基極與發射極之間的電壓U be < 0,所以三極管 Q2也處于截止狀態。
[0022] 當直流電源出現浪涌電壓時，由于浪涌電壓大于正常工作電壓，因此，浪涌電壓首 先要對濾波電容Cl進行充電，隨著濾波電容Cl兩端電壓增大，可變電阻R6的分壓逐漸增 大，當可變電阻R6的分壓大于三極管Q3的導通電壓V be，三極管Q3導通，然后電阻R3和電 阻R4的分壓大于三極管Q2的導通電壓Ube，三極管Q2也導通，MOS管Ql關斷，濾波電容Cl 開始給負載供電。輸出電壓
【權利要求】
1. 一種直流電源防浪涌保護電路，其特征在于，包括與直流電源電連接的輸入端口、與 負載電連接的輸出端口、與所述輸出端口并聯的濾波電容Cl、MOS管Q1、三極管Q2和三極 管Q3 ;所述輸入端口的負極與輸出端口的負極等電位連接；所述MOS管Q1的源極與三極管 Q2的發射極電連接，柵極與三極管Q2的集電極電連接，漏極與輸出端口的正極電連接，源 極與柵極之間并聯有控制MOS管Q1導通的電阻R2 ;三極管Q2的發射極與輸入端口的正極 電連接，發射極與基極之間還并聯有控制三極管Q2導通的電阻R3 ;輸出端口上還連接有調 壓電路，所述調壓電路包括可變電阻R5和可變電阻R6,可變電阻R5的一端與輸出端口的正 極電連接，另一端與可變電阻R6的一端電連接，可變電阻R6的另一端與輸出端口的負極電 連接；所述三極管Q3的基極與可變電阻R5和可變電阻R6的連接節點電連接，集電極串聯 限壓電阻R4之后與三極管Q2的基極電連接，發射極與輸入端口的負極電連接。
2. 根據權利要求1所述的直流電源防浪涌保護電路，其特征在于，所述MOS管Q1的源 極和柵極之間還連接有穩壓二極管ZD1，所述穩壓二極管ZD1與直流電源的負極之間連接 有限流電阻R1。
3. 根據權利要求1所述的直流電源防浪涌保護電路，其特征在于，所述三極管Q3的基 極與發射極之間連接有補償電容C2。
4. 根據權利要求1所述的直流電源防浪涌保護電路，其特征在于，所述濾波電容C1的 電容值為l〇?l〇〇uF。
5. 根據權利要求3所述的直流電源防浪涌保護電路，其特征在于，所述補償電容C2的 電容值為1?10uF。
6. 根據權利要求1所述的直流電源防浪涌保護電路，其特征在于，所述MOS管Q1為P 型M0S管，所述三極管Q2為PNP型三極管，所述三極管Q3為NPN型三極管。
【文檔編號】H02H9/04GK204190374SQ201420329700
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】張慶燕, 孟慶賢, 劉學, 鄭哲, 光艷, 俞昌忠, 孟倩, 李小亮 申請人:安徽華東光電技術研究所