防雷裝置的制作方法

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本實用新型專利涉及測試設備的防雷領域，具體涉及一種防雷裝置。

背景技術：

閃電是一種高電壓和大電流的自然放電現象。在地球的大氣層中，平均每天發生約800萬次閃電。由雷擊引起的飛行事故時有發生。

雷電對飛機產生的危害主要分為直接效應(物理效應)和間接效應(電磁效應)兩方面。其中，雷電間接效應是指伴隨雷電放電產生的強電磁脈沖感應引起的過電壓或過電流(包括雷電流通過結構時的IR阻性耦合)對飛機電氣電子設備所造成的系統功能紊亂或喪失。

根據適航要求，某機載系統的數據處理單元需要進行閃電感應瞬變敏感性試驗，即參照RTCA-DO160F標準，設備在感應電壓為600V、感應電流為120A的條件下應能正常穩定工作。然而現有的測試設備在設計制造過程中并未考慮到雷電防護要求，在試驗過程中，一旦施加上述感應電流，測試設備的元器件即會因為電壓太大而被擊穿損壞，使得試驗無法繼續進行。因此，需要對測試設備進行雷電防護處理。

然而，如果直接對原測試設備進行改型(即在相關信號及電源電路中加入防雷器件)，工作量大、成本高、且改造困難。同時，如果其它機載部件或系統的測試設備也有類似需求時，需對每套測試設備均進行改型處理，這樣的處理方式增加了太多重復勞動，顯得擴展性很差，不利于工作的開展。

技術實現要素：

基于上述背景，本實用新型公開一種防雷裝置，既解決了要求的測試設備的雷電防護問題，同時考慮到擴展性要求，可以在其基礎上進行簡單改型以滿足其它設備的雷電防護要求；此外，外接式的設計便于拆裝和維護，便于各項試驗的開展。

所述的一種防雷裝置，包括：包括盒體、輸入航插插座、輸出航插插座、接地端口；所述盒體內安裝有電路板和螺柱，通過螺柱將所述電路板固定在盒體底部；所述電路板上包含輸入端接線端子、輸出端接線端子、接地覆銅區域、雷電防護器件，通過所述接地覆銅區域設置于所述雷電防護器件一側；所述接地覆銅區域通過電纜與所述接地端口連接；輸入端接線端子通過電纜與所述輸入航插插座連接，輸出端接線端子直接與所述輸出航插插座相連。

所述的輸入航插插座是若干航插插座，是所述的防雷裝置與被測設備的物理接口。

所述的輸出航插插座輸出接口是若干航插插座，是所述的防雷裝置與測試設備的物理接口。

所述的盒體是所述的輸入輸出接口的載體，在其正面安裝輸入端航插插座，在其背面安裝輸出端航插插座，并開孔槽引出接地電纜。

所述的電路板兩端安裝有接線端子，一端引入含感應電流的信號，另一端引出濾除感應電流后的信號；所述的電路板左側為接地覆銅區域，用于所述的電路板上接地信號的引出，并通過銅纜將所述的不同電路板的地信號進行短接；所述的電路板與電路板間通過所述的螺柱固定，并通過所述的螺栓固定在所述的盒體底座上。

進一步的，所述的盒體是所述的防雷裝置的處理單元，內部安裝有：導軌、短接端子、螺栓、電路板；其中，所述的導軌通過所述的螺栓固定在所述的盒體底座上，所述的短接端子安裝在所述的導軌上，所述的短接端子用于部分相同信號電纜的短接。

所述的防雷方式采用二級防護和三級防護兩種方式，電路板設有兩層或三層，通過螺柱將所述電路板固定在盒體底部。

所述的二級防護主要針對直流電源，選用兩種所述的防雷器件，分別進行過壓防護和終端防護。

所述的三級防護主要針對各種信號，選用三種所述的防雷器件，分別進行過壓防護、過流防護和終端防護。

所述雷電防護元器件包括過電壓防護元器件GDT和終端防護元器件TVS，GDT與TVS均并聯設置在輸入端接線端子、輸出端接線端子之間。

過電流防護元器件TBU串聯設置于在輸入端接線端子、輸出端接線端子之間。

所述的盒體采用鋁制型材；所述的所有短接線采用銅質電纜。

實用新型的防雷設備具有結構簡單、布局緊湊、輕便易攜的特點。模塊化的設計方式使得設備易于維護升級，無須對測試設備進行重新設計即可滿足設備的雷電防護要求，有效地降低了成本；且一旦需求發生變化時，改型方便。

附圖說明

圖1是本實用新型的防雷裝置的外部正面結構示意圖；

圖2是本實用新型的防雷裝置的外部背面結構示意圖；

圖3是本實用新型的防雷裝置的內部結構的俯視圖；

圖4是本實用新型的防雷裝置的內部結構電路板區域的正視圖；

圖5是本實用新型的防雷裝置電路板的一種實例圖；

圖6是本實用新型的防雷裝置電路板的另一種實例圖；

圖7是本實用新型的防雷裝置接地電路板的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步闡述。

圖1、2是示意性地圖示實用新型的防雷裝置的盒體1的外部構造。盒體1的正面開有三個大小一致的孔槽，分別安裝航插插座91、92、93。航插插座91、92、93通過航空電纜與被測設備進行連接；盒體1的背面開有一方槽，用于安裝航插插座94。航插插座94通過測試電纜與測試設備進行連接；在盒體1背面的左下角處開有一小孔槽，為盒體1的接地端口99，用于內部電路的接地處理。

圖3、圖4圖示了盒體1的內部構造。其中，短接端子5安裝在導軌6上，導軌6通過螺栓安裝在盒體1的底座上。

電路板2，包括電路板201～211，按照功能模塊劃分，分別安裝在四塊區域。電路板2之間通過螺柱上下分層連接在一起，并通過螺栓固定在盒體1的底座上。

電路板2的左側均作了接地覆銅處理，通過銅纜短接，并接到盒體1的接地端口99處。

電路板2的兩端分別安裝有輸入端接線端子和輸出端接線端子4。輸入端接線端子和輸出端接線端子4用于被處理信號的輸入輸出。

圖5、圖6、圖7為電路處理單元。

在本實例中，對所有差分、離散量、數字量、電源信號均作了最多為三級的保護處理。

進一步地，過電壓保護處理元器件為氣體放電管(99DT)。氣體放電管的一端與被處理信號的輸入端相連，另一端接地。

在本實施例中，根據背景中所述的試驗要求，選用的氣體放電管最大脈沖放電電壓為650V。當外加電壓增大到超過氣體的絕緣強度且小于最大脈沖放電電壓時，氣體放電管兩極間的間隙將放電擊穿，由原來的絕緣狀態轉化為導電狀態，導通后放電管兩極之間的電壓維持在放電弧道所決定的殘壓水平，從而對電路進行過電壓保護。

過流保護選用瞬態阻斷單元TBU。瞬態阻斷單元的一端與被處理信號的輸入端相連，另一端與處理后的信號的輸出端相連。

在本實施例中，根據背景中所述的試驗要求，選用的瞬態阻斷單元的最大箝位電壓為650V。同時，根據電路中實際電流要求，分別選用200mA或100mA兩種型號的TBU管。其基本原理是，當經過空氣放電管的脈沖電流過高時，TBU管即會在1ms內動作以阻止損害電流到達受保護的電路。

終端保護采用瞬態抑制二極管TVS。TVS管一端連接TBU管的輸出端，另一端接地。

根據被處理信號的安全電平范圍、傳輸速度，選擇不同型號的TVS管。根據規定，直流電壓按1.1～1.2倍來選取TVS管的最高反向工作電壓，高速信號使用TVS時要考慮結電容，避免對高速信號產生影響，如百兆以太網TVS結電容不超過15pF等。