基于pmos管的直流瞬態浪涌電壓抑制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子設備保護電路技術領域,具體涉及一種基于PM0S管的直流瞬態浪涌電壓抑制電路。
【背景技術】
[0002]國家軍標GJB181-86、GJB181A-2003等標準規定了機載電子設備必須能夠承受一定的瞬態浪涌電壓(如80V/50ms)。因此,機載電子設備均需要安裝瞬態浪涌抑制模塊。瞬態過壓浪涌具有源阻抗低(0.5 Ω )、持續時間長(50ms)、總能量比較大等特點,瞬態浪涌抑制模塊都是基于功率場效應管的控制電路來實現浪涌電壓保護。目前基于功率場效應管設計的過壓浪涌抑制模塊有兩種類型:NM0S管浪涌抑制模塊和PM0S管浪涌抑制模塊。
[0003]NM0S管浪涌抑制模塊電路原理框圖如圖1所示。NM0S管浪涌抑制模塊電路工作原理為:由采用穩壓二極管和限流電阻構成的穩壓電路給振蕩電路供電。振蕩電路采用NE555芯片,產生振幅12V的高頻方波。由二極管、電阻與電容構成的電荷栗進行峰值檢波和電平移位給柵極端電容充電。采樣電路將輸出端采樣電壓與電壓控制電路的基準電壓進行比較,控制場效應管柵極端的三極管的導通與截止,進而控制柵極端電容的電壓。當正常輸入28V電壓時,柵源電壓VeAV^thpNMOS管正向導通。當有80V浪涌電壓時,輸出端采樣電壓大于基準電壓(2.5V),柵極端三極管導通,柵極端電容放電,柵極電壓下降,柵源電壓VGS<0V, NM0S管截止。然后,輸出電壓下降,采樣電壓小于基準電壓2.5V,柵極端三極管截止,電荷栗給柵極端電容充電,柵源電壓VmMqth),NM0S管正向導通。如此循環控制NM0S管,使輸出電壓不高于設定值36V。
[0004]PM0S管浪涌抑制模塊電路原理類似降壓型開關穩壓電路,原理框圖如圖2所示。PM0S管浪涌抑制模塊電路工作原理為:保護電路為穩壓值15V的穩壓二極管,以保護Vm電壓不超PM0S管柵源擊穿電壓。采樣電阻將輸出端電壓反饋至由三極管、偏置電阻等組成控制電路,控制PM0S管的柵極電壓。當正常輸入28V電壓時,穩壓二極管使柵源電壓Vb= -15V,PMOS管正向導通。當有80V浪涌電壓時,輸出端采樣電壓大于2.5V,使得三極管基極電壓正向偏置且νΒΕ>νΜ,三極管導通。進而導致控制端的三極管導通,PM0S管柵極電壓上升,PM0S管截止。然后,輸出電壓下降,三極管νΒΕ〈νΜ,三極管截止。PM0S管柵極電壓下拉,PM0S管導通。如此循環控制PM0S管,使輸出電壓不高于設定值36V。
[0005]由圖1和圖2可知,NM0S管浪涌抑制模塊和PM0S管浪涌抑制模塊均是由M0S管和控制電路組成。對于不同功率大小的浪涌抑制模塊,其控制電路(原理和體積)基本一樣,只是更換不能功率的M0S管。當浪涌抑制模塊的功率較大時,由于M0S管的體積較大,因此控制電路體積占比抑制模塊的體積較小。但是當浪涌抑制模塊的功率較小時,所需的M0S管的體積較小,而控制電路仍舊一樣。因此,小功率(小于50W)浪涌抑制模塊的體積受到控制電路的限制,難以實現小型化。
【實用新型內容】
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]本實用新型要解決的技術問題是:如何設計一種電路原理簡單、可靠性高、結構緊湊、體積小巧的小功率浪涌抑制電路。
[0008]( 二)技術方案
[0009]為了解決上述技術問題,本實用新型提供了一種基于PM0S管的直流瞬態浪涌電壓抑制電路,包括:場效應管Q1、二極管D1、電阻R1?R5、電容C1?C2、光電耦合器U1和三端可調分流基準源U2 ;
[0010]Q1的源極為電源輸入端,與U1的第一端以及D1的一端連接,柵極與U1的第二端、D1的另一端以及R3的一端連接,漏極與C1的一端和R1的一端連接,并作為輸出端;U1的第三端連接R5的一端,第四端連接C2的一端、U2的第一端以及R4的一端;C2的另一端連接C1的另一端U2的第二端、R1的另一端以及R2的一端;R4的另一端與R5的另一端及所述輸出端連接。
[0011]優選地,U1的第三端和第四端為前級發光二極管的端口,第一端和第二端為后級三極管的端口。
[0012]優選地,R3的另一端、R2的另一端以及U2的第三端接地。
[0013](三)有益效果
[0014]本實用新型由三端可調分流基準源和光電耦合器為核心組成采樣反饋控制電路,原理簡單,易于實現,產品可靠性高,結構緊湊,體積較小,導通內阻低,發熱量小,電壓降小。
【附圖說明】
[0015]圖1為現有電荷栗充電驅動型浪涌抑制電路原理圖;
[0016]圖2為現有PM0S驅動型浪涌抑制電路原理圖;
[0017]圖3為本實用新型實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本實用新型的目的、內容、和優點更加清楚,下面結合附圖和實施例,對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0019]如圖3所示,本實用新型提供了一種基于PM0S管的直流瞬態浪涌電壓抑制電路,包括:場效應管Q1、二極管D1、電阻R1?R5、電容C1?C2、光電耦合器U1和三端可調分流基準源U2 ;
[0020]Q1的源極為電源輸入端,與U1的第一端以及D1的一端連接,柵極與U1的第二端、D1的另一端以及R3的一端連接,漏極與C1的一端和R1的一端連接,并作為輸出端;U1的第三端連接R5的一端,第四端連接C2的一端、U2的第一端以及R4的一端;C2的另一端連接C1的另一端U2的第二端、R1的另一端以及R2的一端;R4的另一端與R5的另一端及所述輸出端連接。
[0021]U1的第三端和第四端為前級發光二極管的端口,第一端和第二端為后級三極管的端口。
[0022]R3的另一端、R2的另一端以及U2的第三端接地。
[0023]由圖3可知,本實用新型的浪涌抑制模塊工作原理為:電源由P1端輸入,經過場效應管Q1 (FQB22P10)輸出到P2端,通過控制場效應管Q1的柵極電壓,使其工作在飽和區、截止區或線性區的開關轉換狀態,通過場效應管Q1的開關損耗將過壓浪涌能量轉換成熱能耗散,進而鉗位輸出端P2的電壓。輸入端P1端上電瞬間,由于場效應管Q1的柵極電壓為低電平,場效應管Q1的柵源電壓Vss小于-2V,場效應管Q1飽和導通,輸出端P2的電壓跟隨輸入端P1電壓。由15V穩壓二極管D1 (1N4744)和限流電阻R3 (27K)構成的穩壓電路,以保護Vss電壓不超PM0S管柵源擊穿電壓,保證Q1的正常工作。電阻R1和電阻R2組成電壓采樣電路,三端可調分流基準源U2 (TL431IDBV)、電阻R5 (5.1K)、電阻R4 (1K)和光電耦合器U1(PC817)組成采樣反饋電路。當供電正常(B點電壓小于36V)時,采樣點E的電壓VE小于2.5V,三端可調分流基準源U2截止,F點為高電平,光電耦合器U1前級二極管截止。當產生過壓浪涌時(B點電壓大于36V),采樣點E的電壓VE大于2.5V,三端可調分流基準源U2導通,F點為低電平,光電耦合器U1前級二極管導通發光,光電耦合器U1后級三極管飽和導通,因此A、C兩點間的電壓VAC約為0.7V,即Q1的柵源電壓V m約為-0.7V,場效應管Q1截止。然后,輸出電壓下降,采樣點E的電壓VE小于2.5V,三端可調分流基準源U2截止,F點為高電平,光電耦合器U1前級發光二極管截止,光電耦合器U1后級三極管截止,Vss為-15V,場效應管Q1又導通了。如此循環來控制場效應管Q1,使輸出電壓不高于設定值36V。電路中電組R4(1K)為三端可調分流基準源U2提供死區電流,保證低電壓時場效應管Q1導通。電容C2(0.lyF)為三端可調分流基準源U2環路補償網絡,用于提升相位。電容C1(0.lyF)用于提高上電瞬間采樣反饋響應時間。
[0024]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本實用新型技術原理的前提下,還可以做出若干改進和變形,這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于PMOS管的直流瞬態浪涌電壓抑制電路,其特征在于,包括:場效應管Q1、二極管D1、電阻R1?R5、電容C1?C2、光電耦合器U1和三端可調分流基準源U2 ; Q1的源極為電源輸入端,與U1的第一端以及D1的一端連接,柵極與U1的第二端、D1的另一端以及R3的一端連接,漏極與C1的一端和R1的一端連接,并作為輸出端;U1的第三端連接R5的一端,第四端連接C2的一端、U2的第一端以及R4的一端;C2的另一端連接C1的另一端U2的第二端、R1的另一端以及R2的一端;R4的另一端與R5的另一端及所述輸出端連接。2.如權利要求1所述的基于PM0S管的直流瞬態浪涌電壓抑制電路,其特征在于,U1的第三端和第四端為前級發光二極管的端口,第一端和第二端為后級三極管的端口。3.如權利要求1或2所述的基于PM0S管的直流瞬態浪涌電壓抑制電路,其特征在于,R3的另一端、R2的另一端以及U2的第三端接地。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于PMOS管的直流瞬態浪涌電壓抑制電路,屬于電子設備保護電路領域。本實用新型由三端可調分流基準源和光電耦合器為核心組成采樣反饋控制電路,原理簡單,易于實現,產品可靠性高,結構緊湊,體積較小,導通內阻低,發熱量小,電壓降小。
【IPC分類】H02H9/04
【公開號】CN205092571
【申請號】CN201520891442
【發明人】周成龍, 李子森, 劉強, 郭艷輝, 丁永平, 王添文, 黨麗, 蘇醒, 楊寶山
【申請人】中國兵器工業新技術推廣研究所, 北京中北創新科技發展有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月10日