CN108233353A - 两级抗过压浪涌级联模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两级抗过压浪涌级联模块，包括：第一级电路，所述第一级电路用浪涌电压平均分配电路进行一次过压浪涌抑制；第二级电路，所述第二级电路用稳压型浪涌抑制电路进行二次过压浪涌抑制。本发明通过采用两级过压浪涌级联技术，可提高浪涌模块的功率等级，将用电设备的带载能力提升到30A及以上；可解决大功率条件下单级抗过压浪涌模块功率器件不均流的难题；以及可同时满足机载和车载设备的电源特性试验要求，较现有技术具有更大的应用范围。

Description

两级抗过压浪涌级联模块

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，具体涉及一种两级抗过压浪涌级联模块。

背景技术

GJB181-86《飞机供电特性及对用电设备的要求》、GJB181A-2003《飞机供电特性要求》、GJB 298-1987《军用车辆28伏直流电气系统特性》等标准要求机载、车载用电设备应满足耐瞬态电压的要求。机载设备耐过电压浪涌试验要求电源从正常稳态电压+28V突升到+80V，持续时间50ms，然后返回到+28V，在连续5min钟内作5次试验。车载设备耐过电压浪涌试验要求电源从正常稳态电压+28V突升到+100V，持续时间50ms，然后返回到+28V，在连续5min钟内作5次试验。在过电压浪涌后，用电设备应不发生任何故障。

因此，机载、车载直流电源设备都要求具有耐过电压的特性，满足相应执行标准的要求。

目前单级抗过压浪涌模块可达到25A负载能力，若继续采用这种方式来实现30A或者40A的带负载能力，则会面临功率器件电流不均衡的难题，一旦功率器件电流不平衡则会导致某一个功率器件承受电流过多而损坏。因此大功率抗浪涌模块不能再采用单级抗过压浪涌方案。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种两级抗过压浪涌级联模块，用于提高抗浪涌模块的功率等级。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种两级抗过压浪涌级联模块，包括：

第一级电路，所述第一级电路用浪涌电压平均分配电路进行一次过压浪涌抑制；

第二级电路，所述第二级电路用稳压型浪涌抑制电路进行二次过压浪涌抑制。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述第一级电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、MOS管Q1和电容C1，所述二极管D1正极与负电压线连接，所述二极管D1负极与所述电阻R2一端连接，所述电阻R2再连接所述电阻R1，所述电阻R1再连接正电压输入端，所述电阻R2另一端与所述二极管D3连接，所述二极管D3负极与所述二极管D2负极、电阻R3一端、电容C1一端连接，所述电阻R3另一端与MOS管Q1基极连接，所述电容C1另一端连接负电压线，所述MOS管Q1漏极连接正电压输入端，所述MOS管Q1源极与所述第二级电路连接。

根据本发明的另一个实施方案，所述MOS管Q1为N沟道MOS管。

根据本发明的另一个实施方案，所述二极管D1为稳压二极管。

根据本发明的另一个实施方案，所述电阻R1和电阻R2的阻值相同。

本发明还可以是：

根据本发明的另一个实施方案，所述第二级电路包括电容C2、电容C3、电容C4、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、MOS管Q2、双向TVS二极管和过压保护模块，所述电容C2一端与正电压输入端连接，所述电容C2另一端与负电压线连接，所述C3与所述双向TVS二极管并联后再与所述电阻R4串联，所述电阻R4一端与正电压输入端连接，所述电阻R4另一端还连接所述过压保护模块，所述C3与所述双向TVS二极管与负电压线连接，所述MOS管Q2漏极连接所述第一级电路，所述MOS管Q2源极连接正电压输出端，所述MOS管Q2基极连接电阻R5，所述电阻R5再分别连接电容C4和过压保护模块，所述电容C4还连接负电压线，所述过压保护模块还分别连接正电压输出端、负电压线、电阻R6一端和电阻R7一端，所述电阻R6还与正电压输出端连接，所述电阻R7还与负电压线连接。

根据本发明的另一个实施方案，所述第二级电路还包括电容C5，所述电容C5连接在电压输出端和负电压线之间。

根据本发明的另一个实施方案，所述MOS管Q2为N沟道MOS管。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种两级抗过压浪涌级联模块，1)采用两级过压浪涌级联技术，可提高浪涌模块的功率等级，将用电设备的带载能力提升到30A及以上；可解决大功率条件下单级抗过压浪涌模块功率器件不均流的难题；以及可同时满足机载和车载设备的电源特性试验要求，较现有技术具有更大的应用范围。

2)根据本发明的一试验，第一级浪涌电路将80V过压浪涌抑制到60V，第二级将60V浪涌降为36V，这种方式可将浪涌期间多余的能量耗散在两级功率器件上，功率器件不用一次性承受过大的浪涌能量，相比以前的单级抗过压方案将80V浪涌直接降为36V更有优势，有利于提高产品的功率等级。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的两级抗过压浪涌级联模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

一种两级抗过压浪涌级联模块，包括：

第一级电路，所述第一级电路用浪涌电压平均分配电路进行一次过压浪涌抑制；

第二级电路，所述第二级电路用稳压型浪涌抑制电路进行二次过压浪涌抑制。

具体地，如图1所示，第一级电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、MOS管Q1和电容C1，所述二极管D1正极与负电压线连接，所述二极管D1负极与所述电阻R2一端连接，所述电阻R2再连接所述电阻R1，所述电阻R1再连接正电压输入端，所述电阻R2另一端与所述二极管D3连接，所述二极管D3负极与所述二极管D2负极、电阻R3一端、电容C1一端连接，所述电阻R3另一端与MOS管Q1基极连接，所述电容C1另一端连接负电压线，所述MOS管Q1漏极连接正电压输入端，所述MOS管Q1源极与所述第二级电路连接。

第二级电路可采用控制IC芯片和外围MOS管等电路组成，具体而言，第二级电路可包括电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、MOS管Q2、双向TVS二极管和过压保护模块，所述电容C2一端与正电压输入端连接，所述电容C2另一端与负电压线连接，所述C3与所述双向TVS二极管并联后再与所述电阻R4串联，所述电阻R4一端与正电压输入端连接，所述电阻R4另一端还连接所述过压保护模块，所述C3与所述双向TVS二极管与负电压线连接，所述MOS管Q2漏极连接所述第一级电路，所述MOS管Q2源极连接正电压输出端，所述MOS管Q2基极连接电阻R5，所述电阻R5再分别连接电容C4和过压保护模块，所述电容C4还连接负电压线，所述过压保护模块还分别连接正电压输出端、负电压线、电阻R6一端和电阻R7一端，所述电阻R6还与正电压输出端连接，所述电阻R7还与负电压线连接。所述电容C5连接在电压输出端和负电压线之间。

优选地，所述MOS管Q1和MOS管Q2都可为N沟道MOS管。

二极管D1为高精度的40V稳压二极管，电阻R1和电阻R2的阻值相同。

工作原理如下：正常电压输入时(如28V)，稳压管D1(40V)不工作，由第二级控制IC芯片分别给第一级MOS管和第二级MOS管提供驱动信号，产品正常输出28V。当输入端出现50V/80V/100V过压浪涌时，R1、R2、D1开始工作，R1＝R2，VG1＝[(Vin-40V)/(R1+R2)]×R2+40V＝Vin/2+20V，第一级驱动信号VG1会随着输入电压的变化而自动变化，则第一级输出电压也会随着不同的输入浪涌电压而变化，实现自动调整。主控过压浪涌抑制芯片IC发出指令使钳位控制电路工作，控制第二级MOS管Q2工作在变阻特性区间内，第一级先将50V/80V/100V过压浪涌降到45V/60V/70V，第二级再将45V/60V/70V过压浪涌降到预设值(一般为36V，可根据需求调整)。这种两级级联电路方式，可保证两级电路平均分配过压浪涌能量，而且两级浪涌抑制电路不存在时间差，实现自动调整性，可满足不同标准的浪涌电压试验要求，保障输出电压稳定。

综上，本发明可实现两级抗过压抑制电路的输入输出电压差相同，保证两级电路平均分配浪涌电压；具有体积小、功率等级高、可靠性高，系统适应性强的特点。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (8)

1.一种两级抗过压浪涌级联模块，其特征在于包括：

第一级电路，所述第一级电路用浪涌电压平均分配电路进行一次过压浪涌抑制；

第二级电路，所述第二级电路用稳压型浪涌抑制电路进行二次过压浪涌抑制。

2.根据权利要求1所述的两级抗过压浪涌级联模块，其特征在于所述第一级电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、MOS管Q1和电容C1，所述二极管D1正极与负电压线连接，所述二极管D1负极与所述电阻R2一端连接，所述电阻R2再连接所述电阻R1，所述电阻R1再连接正电压输入端，所述电阻R2另一端与所述二极管D3连接，所述二极管D3负极与所述二极管D2负极、电阻R3一端、电容C1一端连接，所述电阻R3另一端与MOS管Q1基极连接，所述电容C1另一端连接负电压线，所述MOS管Q1漏极连接正电压输入端，所述MOS管Q1源极与所述第二级电路连接。

3.根据权利要求2所述的两级抗过压浪涌级联模块，其特征在于所述MOS管Q1为N沟道MOS管。

4.根据权利要求2所述的两级抗过压浪涌级联模块，其特征在于所述二极管D1为稳压二极管。

5.根据权利要求2所述的两级抗过压浪涌级联模块，其特征在于所述电阻R1和电阻R2的阻值相同。

6.根据权利要求1所述的两级抗过压浪涌级联模块，其特征在于所述第二级电路包括电容C2、电容C3、电容C4、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、MOS管Q2、双向TVS二极管和过压保护模块，所述电容C2一端与正电压输入端连接，所述电容C2另一端与负电压线连接，所述C3与所述双向TVS二极管并联后再与所述电阻R4串联，所述电阻R4一端与正电压输入端连接，所述电阻R4另一端还连接所述过压保护模块，所述C3与所述双向TVS二极管与负电压线连接，所述MOS管Q2漏极连接所述第一级电路，所述MOS管Q2源极连接正电压输出端，所述MOS管Q2基极连接电阻R5，所述电阻R5再分别连接电容C4和过压保护模块，所述电容C4还连接负电压线，所述过压保护模块还分别连接正电压输出端、负电压线、电阻R6一端和电阻R7一端，所述电阻R6还与正电压输出端连接，所述电阻R7还与负电压线连接。

7.根据权利要求6所述的两级抗过压浪涌级联模块，其特征在于所述第二级电路还包括电容C5，所述电容C5连接在电压输出端和负电压线之间。

8.根据权利要求6所述的两级抗过压浪涌级联模块，其特征在于所述MOS管Q2为N沟道MOS管。