CN104659774A - 一种低压输入电源端口防护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低压输入电源端口防护电路，属于防护电路领域。本发明包括浪涌电压吸收单元、瞬态抑制单元、防电源反接单元、限流稳压单元、滤波储能单元，低压输入电源输出端分别与所述浪涌电压吸收单元输入端、所述瞬态抑制单元输入端和所述防电源反接单元输入端相连，所述限流稳压单元输入端分别与所述浪涌电压吸收单元输出端、所述瞬态抑制单元输出端和防电源反接单元输出端相连，所述滤波储能单元输入端与所述限流稳压单元输出端相连，所述滤波储能单元输出端与电源电路相连。本发明采用简单的硬件电路实现电气功能，可以通过所有的低压电气类试验，同时实现电源端口防护功能,节省电子元器件，节约成本。

Description

一种低压输入电源端口防护电路
技术领域
本发明涉及防护电路领域，尤其涉及一种低压输入电源端口防护电路。
背景技术
在新能源车辆的主电机控制器领域，一般都需要驱动高压大电流功率器件（IGBT或者MOSFET），因此低压控制电源的功率都比较大，一般额定功率都有12V/24V/36W，短时间的开通功率可以达到12V/50W或者24V/50W。
因此在电机控制器低压输入领域，对输入电路的端口防护就要求十分严格，必须通过十分严酷的试验及其标准，为了通过这一些试验，为此我们提出一种端口防护电路。
若是无法通过试验和标准，将会直接导致整个电机控制器无法通过国家规定试验，如EMC（电磁兼容性）认证等，甚至烧毁控制器的控制电路部分。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种低压输入电源端口防护电路。
本发明包括浪涌电压吸收单元、瞬态抑制单元、防电源反接单元、限流稳压单元、滤波储能单元，低压输入电源输出端分别与所述浪涌电压吸收单元输入端、所述瞬态抑制单元输入端和所述所述防电源反接单元输入端相连，所述限流稳压单元输入端分别与所述浪涌电压吸收单元输出端、所述瞬态抑制单元输出端和防电源反接单元输出端相连，所述滤波储能单元输入端与所述限流稳压单元输出端相连，所述滤波储能单元输出端与电源电路相连。
本发明作进一步改进，所述低压输入电源端口防护电路还包括散热单元，所述散热单元设于所述限流稳压单元和滤波储能单元之间。
本发明作进一步改进，所述散热单元包括磁珠CZ1和磁珠CZ2，所述磁珠CZ1和所述磁珠CZ2并联。
本发明作进一步改进，所述浪涌电压吸收单元为高压吸收电容C5。
本发明作进一步改进，所述高压吸收电容C5的电阻值范围在1~10nF。
本发明作进一步改进，所述瞬态抑制单元包括瞬态抑制二极管TVS1和保险FU1，所述瞬态抑制二极管TVS1与所述保险FU1串联，所述瞬态抑制二极管TVS1的输入端与所述低压输入电源输出端连接。
本发明作进一步改进，所述防电源反接单元包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和二极管D2的正极与所述低压输入电源输出端连接，所述二极管D1和二极管D2的负极与所述限流稳压单元连接。
本发明作进一步改进，所述防电源反接单元为一个二极管，所述二极管正极与所述低压输入电源输出端连接，所述二极管负极与所述限流稳压单元连接。
本发明作进一步改进，所述限流稳压单元包括限流功率电阻R1和稳压二极管D3，所述限流功率电阻R1的输入端与所述防电源反接单元输出端相连，所述限流功率电阻R1的输出端与所述稳压二极管D3负极和所述滤波储能单元输入端相连，所述稳压二极管D3正极与所述低压输入电源零线连接。
本发明作进一步改进，所述滤波储能单元包括储能电容CE1、储能电容CE2、滤波电容C1、滤波电容C3、高频滤波电容C2、高频滤波电容C4和共模电感L1，所述储能电容CE1、滤波电容C1、高频滤波电容C2并联设置在共模电感LI的输入端，所述储能电容CE2、滤波电容C3、高频滤波电容C4并联设置在共模电感L1的输出端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用简单的硬件电路实现电气功能，通过所有的低压电气类试验，同时实现电源端口防护功能,节省电子元器件，降低成本。
附图说明
图1为本发明电机控制器结构示意图；
图2为本发明低压输入电源端口防护结构示意图；
图3为本发明低压输入电源端口防护电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明包括浪涌电压吸收单元、瞬态抑制单元、防电源反接单元、限流稳压单元、滤波储能单元，低压输入电源输出端分别与所述浪涌电压吸收单元输入端、所述瞬态抑制单元输入端和所述所述防电源反接单元输入端相连，所述限流稳压单元输入端分别与所述浪涌电压吸收单元输出端、所述瞬态抑制单元输出端和防电源反接单元输出端相连，所述滤波储能单元输入端与所述限流稳压单元输出端相连，所述滤波储能单元输出端与电源电路相连。电源电路和后续和驱动电路和控制电路相连，用于驱动和控制电机等设备。本发明还包括散热单元，所述散热单元设于所述限流稳压单元和滤波储能单元之间。
该电路主要功能，就是电源的端口防护功能，选取合适参数的器件组成的防护网络，可以通过一系列实验标准，是一种切实可行的大功率电源端口防护电路。
如图3所示，所述浪涌电压吸收单元为高压吸收电容C5。当输入电源被外界突然来的一个尖峰电压干扰后，如雷击，其尖峰电压可达到上千伏特，若是电路不对尖峰进行有效的抑制，就必定会导致内部电子元器件因为过压而损坏。
图3中高压吸收电容C5就具有吸收浪涌电压的功能，吸收雷击浪涌的电压。一般来说，选取工作电压在2KVDC以上，电容值在1~10nF间，可以起到很好的保护作用。
所述瞬态抑制单元包括瞬态抑制二极管TVS1和保险FU1，所述瞬态抑制二极管TVS1与所述保险FU1串联，所述瞬态抑制二极管TVS1的输入端与所述低压输入电源输出端连接。当输入的电源有一个正向浪涌脉冲电压Us，时间为ts，就有一定的能量，若无端口电路防护，必然会损伤内部电路。
图3中的瞬态抑制二极管TVS1，选取特定，如参数为28V/7000W(标示在输入电压超过28V后开始工作，可以再瞬时吸收7000W的峰值能量以热量消失掉)主要就是吸收上述的能量，当瞬态抑制二极管TVS1选择参数不够的时候，就会失效短路，导致输入短路，因此和保险FU1配合使用，防止瞬态抑制二极管TVS1烧毁。
所述防电源反接单元包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和二极管D2的正极与所述低压输入电源输出端连接，所述二极管D1和二极管D2的负极与所述限流稳压单元连接。二极管D1和二极管D2一般采用型号和参数一样的二极管，如2A等，选择一个参数比较好选的二极管，可以节省成本；或者是直接选择一个电流很大的二极管，但是比较难选择，而且价格较贵。
因为电路的功率较大（12V/24V/36W），二极管的管压降一般在0.5~0.7V，电流2A左右，肯定会发热，因此增加二极管也可以分散热量的散发，提高电路的可靠性。同时，电路简单，实现方便，若是采用MOSFET来防反接，电路会复杂而且需要控制电路，一般不采用。
所述限流稳压单元包括限流功率电阻R1和稳压二极管D3，所述限流功率电阻R1的输入端与所述防电源反接单元输出端相连，所述限流功率电阻R1的输出端与所述稳压二极管D3负极和所述滤波储能单元输入端相连，所述稳压二极管D3正极与所述低压输入电源零线连接。当输入的电源有一个正向浪涌脉冲电压Us，时间为ts，就有一定的能量，结果瞬态抑制二极管TVS1吸收后剩余的能量和电压，就会通过限流功率电阻R1把尖峰电压削减和限流，把Us的幅值降下来，后续Us电压再通过稳压二极管D3限幅，已达到限流和稳压的功能。
当然，限流功率电阻R1和稳压二极管D3的选择，需要根据输入电源的特性，输出电源的特性来选取，参数十分重要。
散热单元包括磁珠CZ1和磁珠CZ2，所述磁珠CZ1和所述磁珠CZ2并联，CZ1和CZ2组成的磁珠电路网络，主要作用就是吸收输入电路中的高频谐波信号及其电压尖峰尖刺，把它们以热量的形式散热到周围环境中。
合适参数的磁珠，如10MHz下磁珠的阻抗的1K，这个功能对传导试验和辐射试验有十分明显的改善效果。
所述滤波储能单元包括储能电容CE1、储能电容CE2、滤波电容C1、滤波电容C3、高频滤波电容C2、高频滤波电容C4和共模电感L1，所述储能电容CE1、滤波电容C1、高频滤波电容C2并联设置在共模电感LI的输入端，所述储能电容CE2、滤波电容C3、高频滤波电容C4并联设置在共模电感L1的输出端。
所述滤波储能单元主要功能就是通过大容量电解电容储存电荷，在输入电源突然跌落的时候，储存在电容里面的电荷，就会释放出来补充到后续的电路中。另外,滤波电容和高频滤波电容,可以有效的输入电源的高频尖峰信号,如10MHz,可以有效的抑制,对通过传导试验和辐射试验十分有效。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低压输入电源端口防护电路，其特征在于：包括浪涌电压吸收单元、瞬态抑制单元、防电源反接单元、限流稳压单元、滤波储能单元，低压输入电源输出端分别与所述浪涌电压吸收单元输入端、所述瞬态抑制单元输入端和所述所述防电源反接单元输入端相连，所述限流稳压单元输入端分别与所述浪涌电压吸收单元输出端、所述瞬态抑制单元输出端和防电源反接单元输出端相连，所述滤波储能单元输入端与所述限流稳压单元输出端相连，所述滤波储能单元输出端与电源电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述低压输入电源端口防护电路还包括散热单元，所述散热单元设于所述限流稳压单元和滤波储能单元之间。
3.根据权利要求2所述的一种低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述散热单元包括磁珠CZ1和磁珠CZ2，所述磁珠CZ1和所述磁珠CZ2并联。
4.根据权利要求1或2任一项所述的低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述浪涌电压吸收单元为高压吸收电容C5。
5.根据权利要求4所述的一种低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述高压吸收电容C5的电阻值范围在1~10nF。
6.根据权利要求1或2任一项所述的低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述瞬态抑制单元包括瞬态抑制二极管TVS1和保险FU1，所述瞬态抑制二极管TVS1与所述保险FU1串联，所述瞬态抑制二极管TVS1的输入端与所述低压输入电源输出端连接。
7.根据权利要求1或2任一项所述的低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述防电源反接单元包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和二极管D2的正极与所述低压输入电源输出端连接，所述二极管D1和二极管D2的负极与所述限流稳压单元连接。
8.根据权利要求1或2任一项所述的低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述防电源反接单元为一个二极管，所述二极管正极与所述低压输入电源输出端连接，所述二极管负极与所述限流稳压单元连接。
9.根据权利要求1或2任一项所述的低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述限流稳压单元包括限流功率电阻R1和稳压二极管D3，所述限流功率电阻R1的输入端与所述防电源反接单元输出端相连，所述限流功率电阻R1的输出端与所述稳压二极管D3负极和所述滤波储能单元输入端相连，所述稳压二极管D3正极与所述低压输入电源零线连接。
10.根据权利要求1或2任一项所述的低压输入电源端口防护电路，其特征在于：所述滤波储能单元包括储能电容CE1、储能电容CE2、滤波电容C1、滤波电容C3、高频滤波电容C2、高频滤波电容C4和共模电感L1，所述储能电容CE1、滤波电容C1、高频滤波电容C2并联设置在共模电感LI的输入端，所述储能电容CE2、滤波电容C3、高频滤波电容C4并联设置在共模电感L1的输出端。
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