一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器的制造方法
【專利摘要】一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器，屬于航空電子工程領域，包括：電壓采樣控制電路、恒流源充電電路、輸入電源的濾波電路、防反接電路、電壓尖峰抑制電路和電壓鉗位電路，其特征在于：電流流向為防反接電路到恒流源充電電路、電壓采樣控制電路和輸入電源濾波電路，恒流源充電電路到快速充電電路、電壓嵌位電路和電容C3，電壓采樣控制電路到電壓嵌位電路和電容C3，快速充電電路到電壓嵌位電路和電容C3。本電源浪涌抑制器能有效抑制航空器供電電源對二次電源的輸入正常電壓浪涌和二次電源上電浪涌電流，提高了用電設備的供電兼容性能。
【專利說明】
一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器，本發明屬于航空電子工程領域。
【背景技術】
[0002]在高可靠性供電的航空電子設備中，一般要求二次電源輸入部分具有抑制航空器供電電源正常電壓浪涌的功能。正常電壓浪涌是指來自受控穩態值的電壓變化，該變化由電源供電系統的固有調節引起，如負載轉換、調節器校正動作等系統正常工作造成的擾動而產生的。當航空器28V直流電源發生正常電壓浪涌時，二次電源應能不受損害并持續穩定供電，以確保電子設備的工作不發生停頓。
[0003]為了實現浪涌電壓抑制功能，現有的航空電子設備二次電源一般采用了輸入端一級或者多級LC濾波，實現浪涌尖峰電壓抑制。其缺陷是抑制的電壓尖峰值范圍較窄，輸入耐壓值較低，需要附加輸入前端過壓保護電路。此外，輸入電壓波動對后端DC-DC模塊會產生沖擊，影響DC-DC模塊可靠性，增加維護成本。
[0004]為實現用電設備的EMC性能(抗電磁干擾性能)，設備電源輸入接口通常采用由電感、電容組成的無源濾波網絡；內部二次電源在輸入端也會加入不同大小的濾波電容;為了滿足瞬間掉電時設備能夠正常工作的需求需在其輸入端加入以儲能電容為核心的維持電路;二次電源DC-DC轉換電路輸入端也存在了容性器件，在啟動時通常表現為容性特性。上電浪涌電流就是在設備上電時對濾波電容、容性器件或電路充電時產生的。如果對充電電壓的變化率不加以控制，在電路中引起的電流沖擊將非常大。
[0005]過大的浪涌電流會對系統產生一定的危害性。首先，上電浪涌電流過大時會給機上電源斷路器的選擇造成很大的麻煩，既要保證能夠承受很大的沖擊電流又要保證過載時能夠正常的熔斷。其次，上電浪涌電流過大會造成輸入電壓波形畸變，影響其他并聯機載電子設備的工作，嚴重時可能超過系統總功率造成系統啟動失敗。
[0006]鑒于浪涌電流的危害性，某些比較先進型號飛機的供電要求已經對浪涌電流做出了要求。因此，如何限制浪涌電流已經成為機載電子設備設計時必須面對的問題。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于提供一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器，以解決現有的電源浪涌抑制器抑制的電壓尖峰值范圍較窄，輸入耐壓值較低，需要附加輸入前端過壓保護電路，此外，輸入電壓波動對后端DC-DC模塊會產生沖擊，影響DC-DC模塊可靠性，增加維護成本的問題。
[0008]實現上述目的，本實用新型采取的技術方案如下:
[0009]—種具有防反接功能的電源浪涌抑制器，包括:電壓采樣控制電路、恒流源充電電路、輸入電源的濾波電路、防反接電路、電壓尖峰抑制電路和電壓鉗位電路，所述的一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器還包括電容C3和MOS管V10，電流流向為防反接電路到恒流源充電電路、電壓采樣控制電路和輸入電源濾波電路，恒流源充電電路到快速充電電路、電壓嵌位電路和電容C3，電壓采樣控制電路到電壓嵌位電路和電容C3，快速充電電路到電壓嵌位電路和電容C3，
[0010]防反接電路用于避免電源反接損壞系統;恒流源充電電路用于控制電容C3的充電速度延緩MOS管VlO的導通，實現對浪涌電流的有效抑制;所述的電壓采樣控制電路用于對輸入電壓進行采樣控制MOS管VlO的導通程度，實現對浪涌電壓的有效抑制；快速充電電路用于減少MOS管VlO刪源極電壓處于閾值電壓以下的時間，減少系統啟動時間；輸入電源的濾波電路用于提高輸入電源的品質。
[0011]進一步的，所述的防反接電路中，二極管V2的陽極連接電壓輸入端Vin，二極管V2的陰極同時連接二極管Vl的陽極、TVS管Vll的一端、電阻Rl的一端和電感器LI的一端;恒流源充電電路中，二極管Vl的陰極連接穩壓管V4的陰極，穩壓管V4的陽極同時連接電阻R2的一端和三極管V8的基極，電阻Rl的另一端分別連接三極管V8的發射極、電阻R6的一端和電容Cl的另一端，三極管V8的集電極連接電阻R3的一端，電壓尖峰抑制電路中TVS管Vll并聯在二極管Vl的陽極和電阻R2的另一端，快速充電電路中電阻R6的另一端同時連接電阻R5的一端、MOS管VlO的漏極、電阻R4的一端、Gout和電容C2的一端，電阻R5的另一端同時連接二極管V3的陽極和穩壓管V5的陰極；電壓鉗位電路中，穩壓管V7的陰極同時連接電容C3的一端、電阻R3的另一端、二極管V3的陰極、MOS管VlO的柵極和光耦V9的接收極，穩壓管V7的陽極同時連接Gin、TVS管Vl I的另一端、電阻R2的另一端、電容C3的另一端、穩壓管V5的陽極和MOS管VlO的源極，電壓采樣控制電路中光耦V9的發射極的陽極連接穩壓管V6的陽極、光耦V9的發射極的陰極連接電阻R4的另一端，電阻R7的另一端連接穩壓管V6的陰極，輸入電源濾波電路中電感器LI的另一端分別連接電壓輸出Vout和電容C2的另一端。
[0012]本實用新型具有以下有益效果:本實用新型所述的一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器具有抑制航空器供電電源正常電壓浪涌的功能，使后端二次電源轉換電路(DC-DC)工作穩定、可靠；同時也具有抑制二次電源上電浪涌電流的功能，有效減小了設備啟動時對前端航空器供電電源的影響。同時，該浪涌抑制器還實現了電源反接保護的功能。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器的電路結構圖。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型的具體實施例如下:
[0015]如圖1所示，一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器，包括:電壓采樣控制電路、恒流源充電電路、輸入電源的濾波電路、防反接電路、電壓尖峰抑制電路和電壓鉗位電路，所述的一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器還包括電容C3和MOS管V10，電流流向為防反接電路到恒流源充電電路、電壓采樣控制電路和輸入電源濾波電路，恒流源充電電路到快速充電電路、電壓嵌位電路和電容C3，電壓采樣控制電路到電壓嵌位電路和電容C3，快速充電電路到電壓嵌位電路和電容C3，
[0016]防反接電路用于避免電源反接損壞系統;恒流源充電電路用于控制電容C3的充電速度延緩MOS管VlO的導通，實現對浪涌電流的有效抑制;所述的電壓采樣控制電路用于對輸入電壓進行采樣控制MOS管VlO的導通程度，實現對浪涌電壓的有效抑制；快速充電電路用于減少MOS管VlO刪源極電壓處于閾值電壓以下的時間，減少系統啟動時間；輸入電源的濾波電路用于提高輸入電源的品質。
[0017]上電時，電容C3兩端電壓為0V，M0S管VlO處于截止狀態，二次電源主回路電流為O。上電后，航空器供電電源通過恒流源給電容C3充電。隨著電容C3兩端電壓的上升，MOS管V10逐漸導通漏源電壓VDS逐漸減小，電路輸出電壓逐漸增加，從而達到控制浪涌電流變化速率和幅值的目的，實現了上電浪涌電流的有效抑制。其中由電容Cl、穩壓管V5、二極管V3和電阻R5、R6組成的快速充電電路可以完成MOS管VlO管柵源極電壓快速達到VGS(th)的電壓值，減小電路開通的死區時間。
[0018]當航空器供電電源處于穩態時，由電阻R4、電阻R7以及穩壓管V6、光耦V9構成的電壓采樣控制電路不工作，MOS管VlO處于完全導通狀態，電路輸出電壓等于輸入電壓減去MOS管VlO上的導通壓降(Vo = Vin-1DXRDS),航空器供電電源幾乎全部加到用電設備二次電源的輸入端。
[0019]當航空器供電電源波動在電路輸入端產生過壓浪涌，電壓采樣控制電路中V6擊穿導通后，V9導通，從而減小MOS管VlO的柵源極驅動電壓VGS，使MOS管VlO導通阻抗增大漏源電壓增加，電路輸出電壓隨之相應減小，實現了浪涌電壓的有效抑制。
[0020]浪涌電壓的抑制范圍取決于穩壓管V6的取值，如果浪涌電壓的抑制效果無法滿足相關要求，可以通過調整穩壓管V6的取值來調整浪涌電壓的抑制范圍。浪涌電流的幅值及持續時間取決于恒流源對電容C3的充電電流，如果浪涌電流無法滿足設計要求，可以通過調整恒流源的輸出電流來調整浪涌電流的幅值及持續時間。如二次電源對啟動時間有要求需增加快速充電電路，其他情況下可以取消。
[0021]進一步的，所述的防反接電路中，二極管V2的陽極連接電壓輸入端Vin，二極管V2的陰極同時連接二極管Vl的陽極、TVS管Vll的一端、電阻Rl的一端和電感器LI的一端;恒流源充電電路中，二極管Vl的陰極連接穩壓管V4的陰極，穩壓管V4的陽極同時連接電阻R2的一端和三極管V8的基極，電阻Rl的另一端分別連接三極管V8的發射極、電阻R6的一端和電容CI的另一端，三極管V8的集電極連接電阻R3的一端，電壓尖峰抑制電路中TVS管V11并聯在二極管Vl的陽極和電阻R2的另一端，快速充電電路中電阻R6的另一端同時連接電阻R5的一端、MOS管VlO的漏極、電阻R4的一端、Gout和電容C2的一端，電阻R5的另一端同時連接二極管V3的陽極和穩壓管V5的陰極；電壓鉗位電路中，穩壓管V7的陰極同時連接電容C3的一端、電阻R3的另一端、二極管V3的陰極、MOS管VlO的柵極和光耦V9的接收極，穩壓管V7的陽極同時連接Gin、TVS管Vl I的另一端、電阻R2的另一端、電容C3的另一端、穩壓管V5的陽極和MOS管VlO的源極，電壓采樣控制電路中光耦V9的發射極的陽極連接穩壓管V6的陽極、光耦V9的發射極的陰極連接電阻R4的另一端，電阻R7的另一端連接穩壓管V6的陰極，輸入電源濾波電路中電感器LI的另一端分別連接電壓輸出Vout和電容C2的另一端。
[0022]該浪涌抑制器經實驗測試:證明具有抑制航空器供電電源正常電壓浪涌的功能，使后端二次電源轉換電路(DC-DC)工作穩定、可靠；同時也證明具有抑制二次電源上電浪涌電流的功能，有效減小了設備啟動時對前端航空器供電電源的影響。同時，該浪涌抑制器還實現了電源反接保護的功能。
[0023]在航空電子產品的二次電源中，運用該浪涌抑制器可以使產品滿足G JB18UD0160中電源特性的相關規范要求。
【主權項】
1.一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器，包括:電壓采樣控制電路、恒流源充電電路、輸入電源的濾波電路、防反接電路、電壓尖峰抑制電路和電壓鉗位電路，其特征在于:所述的一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器還包括電容C3和MOS管V10，電流流向為防反接電路到恒流源充電電路、電壓采樣控制電路和輸入電源濾波電路，恒流源充電電路到快速充電電路、電壓嵌位電路和電容C3，電壓采樣控制電路到電壓嵌位電路和電容C3，快速充電電路到電壓嵌位電路和電容C3， 防反接電路用于避免電源反接損壞系統;恒流源充電電路用于控制電容C3的充電速度延緩MOS管VlO的導通，實現對浪涌電流的有效抑制;所述的電壓采樣控制電路用于對輸入電壓進行采樣控制MOS管VlO的導通程度，實現對浪涌電壓的有效抑制;快速充電電路用于減少MOS管VlO刪源極電壓處于閾值電壓以下的時間，減少系統啟動時間；輸入電源的濾波電路用于提高輸入電源的品質。2.根據權利要求1所述的一種具有防反接功能的電源浪涌抑制器，其特征在于:所述的防反接電路中，二極管V2的陽極連接電壓輸入端Vin，二極管V2的陰極同時連接二極管Vl的陽極、TVS管Vll的一端、電阻Rl的一端和電感器LI的一端;恒流源充電電路中，二極管Vl的陰極連接穩壓管V4的陰極，穩壓管V4的陽極同時連接電阻R2的一端和三極管V8的基極，電阻Rl的另一端分別連接三極管V8的發射極、電阻R6的一端和電容CI的另一端，三極管V8的集電極連接電阻R3的一端，電壓尖峰抑制電路中TVS管Vll并聯在二極管Vl的陽極和電阻R2的另一端，快速充電電路中電阻R6的另一端同時連接電阻R5的一端、MOS管Vl O的漏極、電阻R4的一端、Gout和電容C2的一端，電阻R5的另一端同時連接二極管V3的陽極和穩壓管V5的陰極；電壓鉗位電路中，穩壓管V7的陰極同時連接電容C3的一端、電阻R3的另一端、二極管V3的陰極、MOS管VlO的柵極和光耦V9的接收極，穩壓管V7的陽極同時連接Gin、TVS管Vll的另一端、電阻R2的另一端、電容C3的另一端、穩壓管V5的陽極和MOS管VlO的源極，電壓采樣控制電路中光耦V9的發射極的陽極連接穩壓管V6的陽極、光耦V9的發射極的陰極連接電阻R4的另一端，電阻R7的另一端連接穩壓管V6的陰極，輸入電源濾波電路中電感器LI的另一端分別連接電壓輸出Vout和電容C2的另一端。
【文檔編號】H02H9/02GK205453114SQ201620169634
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】武強, 王斌, 楊鄭浩, 邊寧, 胡雨波
【申請人】中國航空無線電電子研究所