浪涌抑制器的制作方法

本實用新型涉及電源系統技術領域，尤其涉及一種大電壓浪涌抑制器。

背景技術：

供電系統在加載和卸載時可能會產生高壓脈沖，以發電機輸出28V電壓為例，在供電系統加載和卸載時可能會有一個電壓最大為80V，時間長達數十毫秒的高壓脈沖。為保護后續電路的安全，需在發電機輸出端和DC/DC電源模塊之間加一個浪涌抑制器模塊，以抑制可能會出現的最大80V/100ms的脈沖，保障DC/DC電源模塊的輸入電壓在允許的安全范圍以內。

為保障供電系統的正常供電不受影響，用戶通常會要求在浪涌抑制器在輸入電壓為18V～36V時，不對電壓進行抑制，NMOS管的導通壓降在規定的指標范圍內（如小于0.5V），而當浪涌脈沖來臨時，浪涌抑制器輸出電壓必須小于36V。

目前，市場上類似的浪涌抑制器產品中，要保證在正常36V輸入時NMOS管能夠完全開通，則浪涌抑制電壓只能抑制到38V左右；而要保證浪涌抑制電壓降至36V以下時，則在正常36V輸入時，導通壓降將超過3V，無法同時滿足用戶指標要求。

技術實現要素：

本實用新型實施例要解決的技術問題在于，提供一種浪涌抑制器，能有效的將輸出電壓抑制在用戶需求的安全范圍內。

為解決上述技術問題，本實用新型實施例提供如下技術方案：提供一種浪涌抑制器，包括：

供電電路（1），用于外接電壓輸入電路，并對輸入電壓進行穩壓處理后對外輸出電壓信號；

方波發生電路（2），用于接收所述供電電路（1）輸出的電壓信號并對應產生固定頻率的方波信號；

升壓電路（3），用于接收所述方波發生電路（2）的方波信號并通過放大器后輸出電壓信號；

電壓抑制電路（4），用于將所述升壓電路（3）輸出的電壓信號抑制到預定范圍內再輸出供給外部電路，包括第一穩壓二極管D1和第一電阻R1的串聯體和依次串聯的第二電阻R2、第二穩壓二極管D2、外接穩壓二極管D111及第一三極管Q1；所述第一電阻R1一端接外接電壓輸入電路，另一端連接第一穩壓二極管D1的陰極；所述第一三極管Q1的基極連接至第一穩壓二極管D1的陽極，所述第一三極管Q1的集電極連接至外接穩壓二極管D111的陽極，所述第一三極管Q1的發射極接地；所述第二穩壓二極管D2的陽極連接外接穩壓二極管D111的陰極。

進一步地，所述供電電路（1）包括依次串聯的第三電阻R3、第四電阻R4和第三穩壓二極管D3，所述第三電阻R3的外端還連接至外接輸入端Vin，所述第三穩壓二極管D3的陽極接地；所述供電電路（1）還包括射極跟隨器Q2，所述射極跟隨器Q2的基極連接至第四電阻R4和第三穩壓二極管D3之間的線路上，集電極連接至第三電阻R3和第四電阻R4之間的線路上，發射極與所述供電電路（1）的輸出端Vcc連接且所述發射極還通過第一電容C1接地；所述外接輸入端Vin連接至本抑制器的第一引出腳、第二引出腳，所述第一引出腳和第二引出腳作為本抑制器的外接電源輸入引腳。

進一步地，所述方波發生電路（2）內部結構具體為：包括施密特觸發器IC、第五電阻R5、第六電阻R6、第二電容C2和第三電容C3，所述施密特觸發器IC包括十四個管腳，其中，第14管腳與所述供電電路（1）的輸出端Vcc連接且所述第14管腳還通過第二電容C2接地，所述第二電容C2的接地端還連接至本抑制器的第三引出腳，第7管腳接地，第1管腳和第2管腳連接至第10管腳且所述第10管腳還依次通過第六電阻R6和第三電容C3接地，第3管腳連接至升壓電路（3），第8管腳和第9管腳連接至第六電阻R6和第三電容C3之間的線路上；第5管腳和第6管腳連接至第五電阻R5的一端，第5管腳還連接至本抑制器的第四引出腳，所述第五電阻R5的另一端連接至所述供電電路（1）的輸出端Vcc，第12管腳和第13管腳連接至第4管腳，第11管腳連接至電壓抑制電路（4）。

進一步地，所述升壓電路（3）包括：自外接輸入端Vin至外接輸出端Vout依次串聯的第七電阻R7、第四電容C4、第四穩壓二極管D4和第五電容C5；所述升壓電路（3）還包括與第四穩壓二極管D4和第五電容C5的串聯體并聯的第五穩壓二極管D5以及第二三極管Q3，所述第五穩壓二極管D5的陽極連接至外接輸出端Vout而陰極連接至第四穩壓二極管D4的陽極，所述第四穩壓二極管D4的陰極連接至升壓電路（3）的輸出端T，所述第二三極管Q3的發射極接地，集電極連接至第七電阻R7和第四電容C4之間的線路上，基極通過第八電阻R8連接至方波發生電路（2）的第3管腳。

進一步地，所述的電壓抑制電路（4）的NMOS管包括串聯的第一NMOS管Q4和第二NMOS管Q5，所述第一NMOS管Q4的漏極連接至外接輸入端Vin、第六穩壓二極管D6的陽極以及本抑制器的第一引出腳和第二引出腳，所述第二NMOS管Q5的源極連接至外接輸出端Vout、第七穩壓二極管D7的陽極以及本抑制器的第七引出腳和第八引出腳；所述第六穩壓二極管D6的陰極連接到第一NMOS管Q4的柵極，所述第七穩壓二極管D7的陰極連接到第二NMOS管Q5的柵極；所述第二NMOS管Q5的柵極依次通過第九電阻R9和第十電阻R10連接到輸出端T，所述第一NMOS管Q4的柵極依次通過第十一電阻R11和第十二電阻R12連接到第九電阻R9和第十電阻R10之間；第八穩壓二極管D8的陰極通過第十三電阻R13連接到第十一電阻R11和第十二電阻R12之間；所述電壓抑制電路（4）還包括自第九電阻R9和第十電阻R10之間依次串聯接地的第二電阻R2與第六電容C6的并聯體、第二穩壓二極管D2、外接穩壓二極管D111以及第一三極管Q1；所述第一三極管Q1的基極連接至第一穩壓二極管D1的陽極，所述第一穩壓二極管D1的陰極通過第一電阻R1連接至外接輸入端Vin，所述第一三極管Q1的集電極連接至外接穩壓二極管D111的陽極，所述外接穩壓二極管D111的陰極連接至第二穩壓二極管D2的陽極，所述第一三極管Q1的發射極接地；所述電壓抑制電路（4）還包括第三三極管Q6，所述第三三極管Q6的基極通過第十四電阻R14連接至方波發生電路（2）的第11管腳，所述第三三極管Q6的集電極連接至第九電阻R9和第十電阻R10之間，所述第三三極管Q6的發射極接地。

通過采用上述技術方案，本實用新型實施例至少具有以下有益效果：本實用新型實施例通過供電電路和方波發生電路輸出固定頻率的電壓信號，再經由升壓電路進行升壓處理后由電壓抑制電路進行電壓抑制處理，工作時，通過選取不同的第一穩壓二極管D1和調節第一電阻R1的阻值，可使抑制器在要求的輸入電壓范圍內完全導通且導通壓降最小，而調節第二電阻R2、第二穩壓二極管D2以及外接穩壓二極管D111的參數大小，可以保證產品在浪涌脈沖來臨時，輸出電壓保持在用戶需求的范圍內。尤其適合用于飛機等航空器的電源系統中。

附圖說明

圖1是本實用新型浪涌抑制器一個實施例的結構示意圖。

圖2是本實用新型浪涌抑制器一個實施例的供電電路內部結構示意圖。

圖3是本實用新型浪涌抑制器一個實施例的方波發生電路內部結構示意圖。

圖4是本實用新型浪涌抑制器一個實施例的升壓電路內部結構示意圖。

圖5是本實用新型浪涌抑制器一個實施例的電壓抑制電路內部結構示意圖。

圖6是本實用新型浪涌抑制器一個實施例的拓撲結構工作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。應當理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。

如圖1所示，本實用新型實施例提供一種浪涌抑制器，包括：

供電電路1，用于外接電壓輸入電路，并對輸入電壓進行穩壓處理后對外輸出電壓信號；

方波發生電路2，用于接收所述供電電路1輸出的電壓信號并對應產生固定頻率的方波信號；

升壓電路3，用于接收所述方波發生電路2的方波信號并通過放大器后輸出電壓信號；

電壓抑制電路（4），用于將所述升壓電路（3）輸出的電壓信號抑制到預定范圍內再輸出供給外部電路，包括第一穩壓二極管D1和第一電阻R1的串聯體和依次串聯的第二電阻R2、第二穩壓二極管D2、外接穩壓二極管D111及第一三極管Q1；所述第一電阻R1一端接外接電壓輸入電路，另一端連接第一穩壓二極管D1的陰極；所述第一三極管Q1的基極連接至第一穩壓二極管D1的陽極，所述第一三極管Q1的集電極連接至外接穩壓二極管D111的陽極，所述第一三極管Q1的發射極接地；所述第二穩壓二極管D2的陽極連接外接穩壓二極管D111的陰極。

本實用新型實施例通過供電電路和方波發生電路輸出固定頻率的電壓信號，再經由升壓電路進行升壓處理后由電壓抑制電路進行電壓抑制處理，工作時，通過選取不同的第一穩壓二極管D1和調節第一電阻R1的阻值，可使抑制器在要求的輸入電壓范圍內完全導通且導通壓降最小，而調節第二電阻R2、第二穩壓二極管D2以及外接穩壓二極管D111的參數大小，可以保證產品在浪涌脈沖來臨時，輸出電壓保持在用戶需求的范圍內。

如圖2所示，在一個可選實施例中，所述供電電路1包括依次串聯的第三電阻R3、第四電阻R4和第三穩壓二極管D3，所述第三電阻R3的外端還連接至外接輸入端Vin，所述第三穩壓二極管D3的陽極接地；所述供電電路1還包括射極跟隨器Q2，所述射極跟隨器Q2的基極連接至第四電阻R4和第三穩壓二極管D3之間的線路上，集電極連接至第三電阻R3和第四電阻R4之間的線路上，發射極與所述供電電路1的輸出端Vcc連接且所述發射極還通過第一電容C1接地；所述外接輸入端Vin連接至本抑制器的第一引出腳、第二引出腳，所述第一引出腳和第二引出腳作為本抑制器的外接電源輸入引腳。

本實施例中，供電電路1能為施密特觸發器IC供電。

如圖3所示，在一個可選實施例中，所述方波發生電路2內部結構具體為：包括施密特觸發器IC、第五電阻R5、第六電阻R6、第二電容C2和第三電容C3，所述施密特觸發器IC包括十四個管腳，其中，第14管腳與所述供電電路1的輸出端Vcc連接且所述第14管腳還通過第二電容C2接地，所述第二電容C2的接地端還連接至本抑制器的第三引出腳，第7管腳接地，第1管腳和第2管腳連接至第10管腳且所述第10管腳還依次通過第六電阻R6和第三電容C3接地，第3管腳連接至升壓電路3，第8管腳和第9管腳連接至第六電阻R6和第三電容C3之間的線路上；第5管腳和第6管腳連接至第五電阻R5的一端，第5管腳還連接至本抑制器的第四引出腳，所述第五電阻R5的另一端連接至所述供電電路1的輸出端Vcc，第12管腳和第13管腳連接至第4管腳，第11管腳連接至電壓抑制電路4。

具體地，所述施密特觸發器IC為CD4093。

本實施例中，方波發生電路2經過施密特觸發器IC的作用，能得到一個固定頻路的方波，然后將其波形整形后輸出作為生涯電路的輸入電壓信號。

如圖4所示，在一個可選實施例中，所述升壓電路3包括：自外接輸入端Vin至外接輸出端Vout依次串聯的第七電阻R7、第四電容C4、第四穩壓二極管D4和第五電容C5；所述升壓電路3還包括與第四穩壓二極管D4和第五電容C5的串聯體并聯的第五穩壓二極管D5以及第二三極管Q3，所述第五穩壓二極管D5的陽極連接至外接輸出端Vout而陰極連接至第四穩壓二極管D4的陽極，所述第四穩壓二極管D4的陰極連接至升壓電路3的輸出端T，所述第二三極管Q3的發射極接地，集電極連接至第七電阻R7和第四電容C4之間的線路上，基極通過第八電阻R8連接至方波發生電路2的第3管腳。

如圖5所示，在一個可選實施例中，所述的電壓抑制電路4的NMOS管包括串聯的第一NMOS管Q4和第二NMOS管Q5，所述第一NMOS管Q4的漏極連接至外接輸入端Vin、第六穩壓二極管D6的陽極以及本抑制器的第一引出腳和第二引出腳，所述第二NMOS管Q5的源極連接至外接輸出端Vout、第七穩壓二極管D7的陽極以及本抑制器的第七引出腳和第八引出腳；所述第六穩壓二極管D6的陰極連接到第一NMOS管Q4的柵極，所述第七穩壓二極管D7的陰極連接到第二NMOS管Q5的柵極；所述第二NMOS管Q5的柵極依次通過第九電阻R9和第十電阻R10連接到輸出端T，所述第一NMOS管Q4的柵極依次通過第十一電阻R11和第十二電阻R12連接到第九電阻R9和第十電阻R10之間；第八穩壓二極管D8的陰極通過第十三電阻R13連接到第十一電阻R11和第十二電阻R12之間；所述電壓抑制電路4還包括自第九電阻R9和第十電阻R10之間依次串聯接地的第二電阻R2與第六電容C6的并聯體、第二穩壓二極管D2、外接穩壓二極管D111以及第一三極管Q1；所述第一三極管Q1的基極連接至第一穩壓二極管D1的陽極，所述第一穩壓二極管D1的陰極通過第一電阻R1連接至外接輸入端Vin，所述第一三極管Q1的集電極連接至外接穩壓二極管D111的陽極，所述外接穩壓二極管D111的陰極連接至第二穩壓二極管D2的陽極，所述第一三極管Q1的發射極接地；所述電壓抑制電路4還包括第三三極管Q6，所述第三三極管Q6的基極通過第十四電阻R14連接至方波發生電路2的第11管腳，所述第三三極管Q6的集電極連接至第九電阻R9和第十電阻R10之間，所述第三三極管Q6的發射極接地。

如圖6所示，在一個具體實施例中，本實用新型的電路具體工作原理包括：

S11，給本實用新型的產品上電；

S12，產品上電后，經過第三電阻R3和第四電阻R4，第三穩壓二極管D3上產生一個15V電壓信號，經過射極跟隨器Q2將15V電壓進行電流放大，向方波發生電路2的斯密特觸發器IC供電。

S13，剛上電時施密特觸發器IC的第8管腳和第9管腳為低電平，因此第10管腳輸出為高電平，該高電平經過第六電阻R6給第三電容C3充電，當第三電容C3對地電壓大于施密特觸發器IC的閾值電壓后，第10管腳輸出由高電平跳變為低電平，第三電容C3又開始通過第六電阻R6放電，當第三電容C3對地電壓小于施密特觸發器IC的閾值電壓后，第10管腳輸出由低電平跳變成高電平，如此反復，得到一個固定頻率的方波，再經過施密特觸發器IC將波形整形后輸出作為升壓電路3的輸入。

S14，方波信號經第八電阻R8和第二三極管Q3后電壓被放大，當第二三極管Q3輸出低電平時，從產品輸入端經第五穩壓二極管D5對第四電容C4進行充電，當第二三極管Q3輸出高電平時，由于第四電容C4兩端電壓不能突變，此時第四電容C4與第二三極管Q36相連的一端電壓由0V變為產品輸入電壓，于是另一端的電壓也相應升高，電荷經第四穩壓二極管D4泵入第五電容C5，將第一NMOS管Q4和第二NMOS管Q5的柵極電壓抬高。

S15，供電系統在加載和卸載時會產生一個電壓最大為80V，時間長達數十毫秒的高壓脈沖。

S16，電壓抑制電路4檢測輸入電壓是否需要抑制。

S17，如若輸入電壓需要抑制時，第一穩壓二極管D1被擊穿，第一三極管Q1的基極有電流流過，使得第一三極管Q1導通，第一NMOS管Q4和第二NMOS管Q5的柵極電壓經第二電阻R2、第二穩壓二極管D2、外接穩壓二極管D111以及第一三極管Q1被限制在40V左右，比第一NMOS管Q4和第二NMOS管Q5的漏極的輸入電壓低，此時第一NMOS管Q4和第二NMOS管Q5工作在線性區間，為一個漏極跟隨器，源極輸出電壓被抑制在36V以內。通過選取不同穩壓值的第一穩壓二極管D1和調節第一電阻R1的阻值，可使產品在要求的輸入電壓范圍內完全導通，導通壓降最小。而調節第二電阻R2、第二穩壓二極管D2和外接穩壓管D111的參數大小，則可以調節產品在浪涌脈沖來臨時，輸出電壓的大小。

S18，如若輸入電壓不需要抑制時，第一穩壓二極管D1處于截止狀態，第一三極管Q1的基極無電流通過，第一NMOS管Q4和第二NMOS管Q5的柵極電壓不受抑制，比源極電壓高7V以上，使得第一NMOS管Q4和第二NMOS管Q5能夠完全開通。

本實用新型還具有結構簡單、成本低廉、控制參數調節方便以及擴展性強優點。

以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。