CN114257071A - 一种电源预处理电路 - Google Patents

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韩凯玲
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Abstract

本发明提出一种电源预处理电路，所述电源预处理电路包括：浪涌抑制电路，所述浪涌抑制电路用于实现过压浪涌限幅功能；电源维持电路，所述电源维持电路与所述浪涌抑制电路电连接，所述电源维持电路能够实现电源中断维持功能；功能电路，所述功能电路连接在所述电源维持电路上，所述功能电路在稳态输入时为所述电源维持电路提供功率回路，本发明通过三大电路部分有机组合，实现功能集成，相比较传统分立式产品体积降低40％以上，同时功率回路损耗大幅降低，效率得到有效提升。

Description

一种电源预处理电路
技术领域
本发明涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种电源预处理电路。
背景技术
随着机载电子设备的不断进步与发展，过压浪涌、瞬态尖峰浪涌等“电污染”已成为一项严重影响用电设备使用和损坏的重要的实现的问题。在机载设备计算机中，电源模块的主要功能是实现电源转换，将机上一次电源电压转换为计算机需要的各种直流电压。由于飞机供电情况复杂，存在传导噪声、磁场辐射干扰、过压浪涌、尖峰浪涌、欠压浪涌等一系列问题，其中会造成电源模块、以及用电模块损坏等严重故障的主要问题是过压浪涌和尖峰浪涌，处理出现的这些问题就需要用到电源预处理技术。
航空机载电源预处理技术是机载供电处理的核心，主要包括浪涌抑制和电源维持等部分，现在电源预处理技术都是使用分立式产品，存在体积大、效率低的问题，随着航空电子系统朝着小型化、集成化与高效化方向发展，目前的分立式产品已无法满足未来航空机载供电需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种电源预处理电路。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出一种电源预处理电路，所述电源预处理电路包括：
浪涌抑制电路，所述浪涌抑制电路用于实现过压浪涌限幅功能；
电源维持电路，所述电源维持电路与所述浪涌抑制电路电连接，所述电源维持电路能够实现电源中断维持功能；
功能电路，所述功能电路连接在所述电源维持电路上，所述功能电路在稳态输入时为所述电源维持电路提供功率回路。
进一步的，所述浪涌抑制电路包括升压电路Boost1、控制电路Control、电阻R4和N沟道MOS管Q1，所述升压电路Boost1、所述控制电路Control、所述电阻R4串联在一起，所述N沟道MOS管Q1一端与所述电阻R4电连接，所述N沟道MOS管Q1另一端与所述控制电路Control电连接。
进一步的，所述浪涌抑制电路还包括电阻R1和稳压管D1，所述电阻R1一端与所述升压电路Boost1电连接，所述电阻R1另一端接地，所述稳压管D1一端与所述N沟道MOS管Q1电连接，所述稳压管D1另一端与所述电阻R1电连接。
进一步的，所述电源维持电路包括升压电路Boost2、电阻R8、电容C1，所述电阻R8为限流电阻，所述电容C1为储能电容，所述升压电路Boost2一端与所述N沟道MOS管Q1电连接，所述升压电路Boost2另一端与所述电阻R8电连接，所述电容C1电连接在所述电阻R8远离所述升压电路Boost2的一端。
进一步的，所述电源维持电路还包括运算放大电路AMP、电阻R6、电阻R7、电阻R10、N沟道MOS管Q4、P沟道MOS管Q5、电阻R9、二极管D2，所述电阻R6、所述电阻R7为采样电阻，所述运算放大电路AMP一端连接在所述电阻R6和所述电阻R7之间，所述运算放大电路AMP另一端与所述N沟道MOS管Q4电连接，所述电阻R9一端与所述P沟道MOS管Q5电连接，所述电阻R9另一端与所述电阻R10电连接，所述P沟道MOS管Q5与所述二极管D2串联。
进一步的，所述功能电路包括控制芯片U1和N沟道MOS管Q3，所述控制芯片U1两端并联在所述N沟道MOS管Q3上，实现传统二极管的单向导通功能，电流只能从所述N沟道MOS管Q3的漏极流向源极，电流反向时所述控制芯片U1则控制所述N沟道MOS管Q3关断。
本发明的有益效果：
本发明提出的电源预处理电路主要由浪涌抑制电路、电源维持电路和理功能电路组成，浪涌抑制电路采用稳压限幅输出原理设计，通过控制限幅管的栅极驱动电压，使限幅管工作在不同工作区，实现过压浪涌限幅功能；电源维持电路部分采用升压电路给外接储能电容充电，设计放电控制电路实现放电维持功能，功能电路为电源维持电路部分提供稳态功率回路，通过三大电路有机组合，实现功能集成，相比较传统分立式产品体积降低，同时功率回路损耗大幅降低，效率得到有效提升。
附图说明
图1为本发明的电源预处理电路的电路图。
具体实施方式
为了更加清楚完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图1，本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出一种电源预处理电路，所述电源预处理电路包括：
浪涌抑制电路，所述浪涌抑制电路用于实现过压浪涌限幅功能；
电源维持电路，所述电源维持电路与所述浪涌抑制电路电连接，所述电源维持电路能够实现电源中断维持功能；
功能电路，所述功能电路连接在所述电源维持电路上，所述功能电路在稳态输入时为所述电源维持电路提供功率回路。
进一步的，所述浪涌抑制电路包括升压电路Boost1、控制电路Control、电阻R1、电阻R4、稳压管D1和N沟道MOS管Q1，所述升压电路Boost1、所述控制电路Control、所述电阻R4串联在一起，所述N沟道MOS管Q1一端与所述电阻R4电连接，所述N沟道MOS管Q1另一端与所述控制电路Control电连接，所述电阻R1一端与所述升压电路Boost1电连接，所述电阻R1另一端接地，所述稳压管D1一端与所述N沟道MOS管Q1电连接，所述稳压管D1另一端与所述电阻R1电连接。
在本实施方式中，所述浪涌抑制电路部分主要由所述升压电路Boost1、所述控制电路Control、所述电阻R1、所述电阻R4、所述稳压管D1和所述N沟道MOS管Q1组成。所述升压电路Boost1、所述控制电路Control为现有常见电路。所述升压电路Boost1给所述控制电路Control供电，对所述N沟道MOS管Q1进行高端驱动；所述电阻R1为所述升压电路Boost1的浮地电阻，当VIN输入80V浪涌时，多余的电压施加在所述电阻R1两端，保护所述升压电路Boost1不会过压损坏；所述N沟道MOS管Q1为限幅管，提供主功率回路，过压浪涌或瞬态尖峰输入时，所述控制电路Control控制所述N沟道MOS管Q1工作在饱和区，将多余的能量转换为热能散发出去，实现过压浪涌抑制；所述电阻R4和所述稳压管D1组成稳压电路，决定过压浪涌发生时的输出电压值，输出电压值为所述稳压管D1的稳压值减去所述N沟道MOS管Q1的关断阈电压值。
进一步的，所述电源维持电路包括升压电路Boost2、运算放大电路AMP、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、N沟道MOS管Q4、P沟道MOS管Q5、电容C1和二极管D2，所述电阻R6、所述电阻R7为采样电阻，所述电阻R8为限流电阻，所述电容C1为储能电容，所述升压电路Boost2一端与所述N沟道MOS管Q1电连接，所述升压电路Boost2另一端与所述电阻R8电连接，所述运算放大电路AMP一端连接在所述电阻R6和所述电阻R7之间，所述运算放大电路AMP另一端与所述N沟道MOS管Q4电连接，所述电阻R9一端与所述P沟道MOS管Q5电连接，所述电阻R9另一端与所述电阻R10电连接，所述P沟道MOS管Q5与所述二极管D2串联。
在本实施方式中，所述电容C1为大容量储能电容，一般采用外接方式。所述升压电路Boost2为现有常见的升压电路，所述升压电路Boost2将输入电压升至设定值，给所述电容C1充电，所述电阻R8可限制充电电流，防止产生较大的冲击电流；所述电阻R6、所述电阻R7采样所述浪涌抑制电路的输出电压分压后与所述运算放大电路AMP进行误差放大，所述运算放大电路AMP控制所述N沟道MOS管Q4开关；所述P沟道MOS管Q5和所述电阻R9、所述电阻R10组成放电开关电路，受所述N沟道MOS管Q4控制；所述二极管D2可防止VOUT端电流倒灌至所述电容C1。稳态时，所述运算放大电路AMP输出低电平，所述N沟道MOS管Q4关断，进而所述P沟道MOS管Q5保持关断，所述电容C1不放电；当出现断电或者欠压时，所述运算放大电路AMP输出高电平，所述N沟道MOS管Q4开通，进而所述P沟道MOS管Q5自驱开通，所述电容C1的通过所述P沟道MOS管Q5和所述二极管D2对VOUT端进行放电，实现电源中断维持功能。
进一步的，所述功能电路包括控制芯片U1和N沟道MOS管Q3，所述控制芯片U1两端并联在所述N沟道MOS管Q3上，实现传统二极管的单向导通功能，电流只能从所述N沟道MOS管Q3的漏极流向源极，电流反向时所述控制芯片U1则控制所述N沟道MOS管Q3关断。
在本实施方式中，所述功能电路在稳态输入时为所述电源维持电路提供功率回路，给VOUT端供电。所述功能电路主要由所述控制芯片U1和所述N沟道MOS管Q3组成，实现传统二极管的单向导通功能，电流只能从所述N沟道MOS管Q3的漏极流向源极，电流反向时所述控制芯片U1则控制所述N沟道MOS管Q3关断。由于所述N沟道MOS管Q3管开通后导通电阻极小，可以把功率电路的损耗和温升极大降低，提高电路整体效率，在大电流场合优势尤为突出。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种电源预处理电路，其特征在于，所述电源预处理电路包括：
浪涌抑制电路，所述浪涌抑制电路用于实现过压浪涌限幅功能；
电源维持电路，所述电源维持电路与所述浪涌抑制电路电连接，所述电源维持电路能够实现电源中断维持功能；
功能电路，所述功能电路电连接在所述电源维持电路上，所述功能电路在稳态输入时为所述电源维持电路提供功率回路。
2.根据权利要求1所述的电源预处理电路，其特征在于，所述浪涌抑制电路包括升压电路Boost1、控制电路Control、电阻R4和N沟道MOS管Q1，所述升压电路Boost1、所述控制电路Control、所述电阻R4串联在一起，所述N沟道MOS管Q1一端与所述电阻R4电连接，所述N沟道MOS管Q1另一端与所述控制电路Control电连接。
3.根据权利要求2所述的电源预处理电路，其特征在于，所述浪涌抑制电路还包括电阻R1和稳压管D1，所述电阻R1一端与所述升压电路Boost1电连接，所述电阻R1另一端接地，所述稳压管D1一端与所述N沟道MOS管Q1电连接，所述稳压管D1另一端与所述电阻R1电连接。
4.根据权利要求2所述的电源预处理电路，其特征在于，所述电源维持电路包括升压电路Boost2、电阻R8、电容C1，所述电阻R8为限流电阻，所述电容C1为储能电容，所述升压电路Boost2一端与所述N沟道MOS管Q1电连接，所述升压电路Boost2另一端与所述电阻R8电连接，所述电容C1电连接在所述电阻R8远离所述升压电路Boost2的一端。
5.根据权利要求4所述的电源预处理电路，其特征在于，所述电源维持电路还包括运算放大电路AMP、电阻R6、电阻R7、电阻R10、N沟道MOS管Q4、P沟道MOS管Q5、电阻R9、二极管D2，所述电阻R6、所述电阻R7为采样电阻，所述运算放大电路AMP一端连接在所述电阻R6和所述电阻R7之间，所述运算放大电路AMP另一端与所述N沟道MOS管Q4电连接，所述电阻R9一端与所述P沟道MOS管Q5电连接，所述电阻R9另一端与所述电阻R10电连接，所述P沟道MOS管Q5与所述二极管D2串联。
6.根据权利要求1所述的电源预处理电路，其特征在于，所述功能电路包括控制芯片U1和N沟道MOS管Q3，所述控制芯片U1两端并联在所述N沟道MOS管Q3上，实现传统二极管的单向导通功能，电流只能从所述N沟道MOS管Q3的漏极流向源极，电流反向时所述控制芯片U1则控制所述N沟道MOS管Q3关断。
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