CN116826683B - 一种机载浪涌电压箝位电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机载浪涌电压箝位电路，包括输入滤波电路、功率电路、输出滤波电路、输出电压取样电路、反馈控制电路、参考基准电路和驱动控制电路，输入滤波电路、功率电路、输出滤波电路、输出电压取样电路、反馈控制电路和驱动控制电路依次相连接；驱动控制电路的控制端连接功率电路，驱动控制电路的VCC端连接参考基准电路的输入端；输入滤波电路还连接驱动控制电路；参考基准电路的输出端连接反馈控制电路。本发明可根据输出电压取样电路灵活地将浪涌电压箝位在一定的电压值，提高了安全性和可靠性。同时，电路容易实施、成本低，能够将浪涌电压箝位到DC‑DC电源转换模块正常工作电压范围内并达到各指标要求。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种机载浪涌电压箝位电路。
背景技术
随着电力电子技术的不断发展，对电源的性能要求越来高，机载用电设备对电源浪涌电压有着严格的要求，机载供电系统低压直流电源一般是28伏，其中《飞机供电特性及对用电设备的要求》GJB181-86，2.4.4.2耐电压浪涌，直流用电设备：80伏，持续50毫秒。过压浪涌后，用电设备应不发生任何故障。而有的机载设备要求能够防50伏、持续时间为50ms的浪涌电压，用电设备应不发生任何故障。一般DC-DC电源转换模块的输入电压范围为18伏-36伏，电源转换模块自身不能承受80伏或50伏的浪涌电压，现有的电压保护电路通常器件较多、电路复杂笨重不易实施且可靠性差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种机载浪涌电压箝位电路，以解决现有的电压保护电路复杂笨重不易实施、可靠性差的问题。
为了实现上述目的，本发明给出如下技术方案予以解决：
一种机载浪涌电压箝位电路，包括输入滤波电路、功率电路、输出滤波电路、输出电压取样电路、反馈控制电路、参考基准电路和驱动控制电路，其中，输入滤波电路、功率电路、输出滤波电路、输出电压取样电路、反馈控制电路和驱动控制电路依次相连接；驱动控制电路的控制端连接功率电路，驱动控制电路的VCC端连接参考基准电路的输入端；输入滤波电路还连接驱动控制电路；参考基准电路的输出端连接反馈控制电路；
所述输入滤波电路用于对输入电压进行滤波处理，得到滤波后的输入电压，分别发送给功率电路和驱动控制电路；
所述功率电路用于吸收和传递输入滤波电路输出的功率能量；
所述输出滤波电路用于对输出电压进行滤波处理；
所述输出电压取样电路用于设置输出电压取样信号，并将此信号传递给反馈控制电路；
所述反馈控制电路用于将输出电压取样信号与参考基准电路发来的基准信号做对比，将对比后得到的反馈信号反馈到驱动控制电路；
所述参考基准电路用于根据驱动控制电路发来的电压信号，向反馈控制电路提供基准信号；
所述驱动控制电路用于对参考基准电路提供电压信号，并用于根据反馈控制电路提供的反馈信号输出一定的电压信号，来控制功率电路工作在不同的状态，以实现浪涌电压来时输出电压能够箝位到设置的电压。
进一步的，所述输入滤波电路包括电感L1和电容C1，功率电路包括MOS管Q1、电阻R1和稳压管Z1，输出滤波电路包括电容C8、电容C9、电容C10、电容C11和电容C12；输出电压取样电路包括电阻R14和电阻R15；反馈控制电路包括电阻R12、电阻R13、电容C7和运算放大器U3；参考基准电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11和基准源U2；驱动控制电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、三极管Q2和稳压管Z2、稳压管Z3和控制芯片U1，其中：
电感L1一端连接输入电压Vin，电感L1另一端与电容C1一端、MOS管Q1的漏极、电阻R2一端以及电阻R4一端共同连接；电容C1另一端接地；MOS管Q1的源极与稳压管Z1阳极、电容C8一端、电容C9一端、电容C10一端、电容C11一端、电容C12一端以及电阻R14一端共同连接，该连接点作为本发明的机载浪涌电压箝位电路的输出电压Vout；电容C8另一端、电容C9另一端、电容C10另一端、电容C11另一端以及电容C12另一端均接地；
MOS管Q1的栅极连接电阻R1一端，电阻R1另一端与电容C2一端、稳压管Z3阴极、电容R8一端、稳压管Z1阴极以及电容C4一端共同连接；电容C2另一端和稳压管Z3阳极均接地；电容C4另一端连接电阻R3一端，电阻R3另一端连接控制芯片U1的5脚；电阻R8另一端连接三级管Q2集电极；三级管Q2基极与控制芯片U1的3脚、运算放大器U3的3脚以及电阻R13一端共同连接；三级管Q2的发射极接地；运算放大器U3负输入端1脚与电阻R12一端、电容C7一端连接；运算放大器U3正输入端2脚与电阻R14另一端以及电阻R15一端共同连接，电阻R15另一端接地；电阻R13另一端与电容C7另一端连接；运算放大器U3的4脚接地；电阻R4另一端与控制芯片U1的7脚以及电阻R5一端连接，电阻R5另一端接地；电阻R2另一端与稳压管Z2阴极、电容C3一端以及控制芯片U1的1脚共同连接，稳压管Z2阳极与电容C3另一端以及电容C5一端均接地；控制芯片U1的4脚与电容C5另一端、运算放大器U3的5脚以及电阻R9一端共同连接；连接控制芯片U1的2脚接地；控制芯片U1的8脚连接电阻R7一端，9脚连接电阻R6一端，10脚连接电容C6一端，控制芯片U1的6脚、电阻R7另一端、电阻R6另一端和电容C6另一端均接地；电阻R9另一端与基准源U2的阴极端、基准源U2的基准端以及电阻R10一端共同连接；电阻R10另一端与电阻R11一端以及电阻R12另一端共同连接；基准源U2的阳极端和电阻R11另一端均接地。
相较于现有技术，本发明的技术效果如下：
本发明通过输入滤波电路、功率电路、输出滤波电路、输出电压取样电路、反馈控制电路、参考基准电路、驱动控制电路，能够实现根据DC-DC电源转换模块工作电压范围，当有浪涌电压时，可根据输出电压取样电路灵活地将浪涌电压箝位在一定的电压值，使DC-DC电源转换模块在有浪涌电压情况下，能够正常工作并不影响机载设备正常运行，因此，本发明的电路适用于绝大多数DC-DC电源转换模块，能够有效防止DC-DC电源转换模块在有浪涌电压时损坏模块或不能正常工作，提高了电源模块的安全性和可靠性。同时，本发明的电路采用了控制芯片、场效应管、运算放大器、基准源、稳压管、电阻、电容等器件，电路容易实施不笨重、成本低，能够将浪涌电压箝位到DC-DC电源转换模块正常的工作电压范围内并达到各项指标要求。
附图说明
图1为本发明的机载浪涌电压箝位电路的结构框图。
图2为本发明的实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对发明进一步解释说明。
如图1所示，本发明给出的机载浪涌电压箝位电路，包括输入滤波电路1、功率电路2、输出滤波电路3、输出电压取样电路4、反馈控制电路5、参考基准电路6和驱动控制电路7，其中，输入滤波电路1、功率电路2、输出滤波电路3、输出电压取样电路4、反馈控制电路5和驱动控制电路7依次相连接；驱动控制电路7的控制端连接功率电路2，驱动控制电路7的VCC端连接参考基准电路6的输入端；输入滤波电路1还连接驱动控制电路7；参考基准电路6的输出端连接反馈控制电路5。
其中，输入滤波电路1用于对输入电压进行滤波处理，得到滤波后的输入电压，分别发送给功率电路2和驱动控制电路7；功率电路2用于吸收和传递输入滤波电路1输出的功率能量；输出滤波电路3用于对输出电压进行滤波处理，减小输出电压上的干扰；输出电压取样电路4用于设置本发明的机载浪涌电压箝位电路中的输出电压取样信号，并将此信号传递给反馈控制电路5；反馈控制电路5用于将输出电压取样信号与参考基准电路6发来的基准信号做对比，将对比后得到的反馈信号反馈到驱动控制电路7；参考基准电路6用于根据驱动控制电路7发来的电压信号，向反馈控制电路5提供基准信号；驱动控制电路7用于对参考基准电路6提供电压信号，并用于根据反馈控制电路5提供的反馈信号输出一定的电压信号，来控制功率电路2工作在不同的状态，以实现浪涌电压来时输出电压能够箝位到设置的电压。
实施例1：
如图2所示，输入滤波电路1包括电感L1和电容C1，功率电路2包括MOS管Q1、电阻R1和稳压管Z1，输出滤波电路3包括电容C8、电容C9、电容C10、电容C11和电容C12；输出电压取样电路4包括电阻R14和电阻R15；反馈控制电路5包括电阻R12、电阻R13、电容C7和运算放大器U3；参考基准电路6包括电阻R9、电阻R10、电阻R11和基准源U2；驱动控制电路7包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、三极管Q2和稳压管Z2、稳压管Z3和控制芯片U1。其中：
电感L1一端连接输入电压Vin，电感L1另一端与电容C1一端、MOS管Q1的漏极、电阻R2一端以及电阻R4一端共同连接；电容C1另一端接地；MOS管Q1的源极与稳压管Z1阳极、电容C8一端、电容C9一端、电容C10一端、电容C11一端、电容C12一端以及电阻R14一端共同连接，该连接点作为本发明的机载浪涌电压箝位电路的输出电压Vout；电容C8另一端、电容C9另一端、电容C10另一端、电容C11另一端以及电容C12另一端均接地；
MOS管Q1的栅极连接电阻R1一端，电阻R1另一端与电容C2一端、稳压管Z3阴极、电容R8一端、稳压管Z1阴极以及电容C4一端共同连接；电容C2另一端和稳压管Z3阳极均接地；电容C4另一端连接电阻R3一端，电阻R3另一端连接控制芯片U1的5脚；电阻R8另一端连接三级管Q2集电极；三级管Q2基极与控制芯片U1的3脚、运算放大器U3的3脚以及电阻R13一端共同连接；三级管Q2的发射极接地；运算放大器U3负输入端1脚与电阻R12一端、电容C7一端连接；运算放大器U3正输入端2脚与电阻R14另一端以及电阻R15一端共同连接，电阻R15另一端接地；电阻R13另一端与电容C7另一端连接；运算放大器U3的4脚接地；电阻R4另一端与控制芯片U1的7脚以及电阻R5一端连接，电阻R5另一端接地；电阻R2另一端与稳压管Z2阴极、电容C3一端以及控制芯片U1的1脚共同连接，稳压管Z2阳极与电容C3另一端以及电容C5一端均接地；控制芯片U1的4脚与电容C5另一端、运算放大器U3的5脚以及电阻R9一端共同连接；连接控制芯片U1的2脚接地；控制芯片U1的8脚连接电阻R7一端，9脚连接电阻R6一端，10脚连接电容C6一端，控制芯片U1的6脚、电阻R7另一端、电阻R6另一端和电容C6另一端均接地；电阻R9另一端与基准源U2的阴极端、基准源U2的基准端以及电阻R10一端共同连接；电阻R10另一端与电阻R11一端以及电阻R12另一端共同连接；基准源U2的阳极端和电阻R11另一端均接地。
本发明的机载浪涌电压箝位电路的工作原理如下：
输入电压Vin连接由电感L1和电容C1组成的输入滤波电路1，输入滤波电路1用于对输入电压进行滤波处理，从而减低输入电压的一些高频环波，得到滤波后的输入电压；输入电压经过输入滤波电路1后给功率电路2和驱动控制电路7供电，驱动控制电路7给参考基准电路6供电；由电阻R14、R15组成的输出电压取样电路4连接输出电压Vout，当输出电压发生变化时，输出电压取样电路4将取样电压信号送给反馈控制电路5，参考基准电路6根据驱动控制电路7给出的电压信号形成一定的基准电压信号并发送给反馈控制电路5，反馈控制电路5将取样电压信号和基准电压信号进行比对处理，经处理的信号送入驱动控制电路7，驱动控制电路7中的控制芯片U1的5脚将处理后的信号送给功率电路2，功率电路2作为本发明的机载浪涌电压箝位电路中的主功率部分，用于吸收和传递输入滤波电路1滤波后的输入电压的功率能量。功率电路2中的MOS管Q1栅极根据控制电压信号的强度，使MOS管Q1工作在不同的区域，正常工作时MOS管Q1工作在饱和区，输出电压约等于输入电压，有浪涌电压时NMOS管Q1工作在线性区，使输出电压箝位在设置的电压范围内。稳压管Z1限定加在MOS管Q1的栅极对源极最高电压，稳压管Z3用以限制C2上最高电压。电容C8～C12组成的输出滤波电路3对输出电压进行滤波处理，减小输出电压上的干扰，使输出电压更加平稳，从而实现浪涌电压箝位。下表给出了本实施例中电路元器件产品名称及参数说明：
以上所述，仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种机载浪涌电压箝位电路，其特征在于，包括输入滤波电路（1）、功率电路（2）、输出滤波电路（3）、输出电压取样电路（4）、反馈控制电路（5）、参考基准电路（6）和驱动控制电路（7），其中，所述输入滤波电路（1）包括电感L1和电容C1，所述功率电路（2）包括MOS管Q1、电阻R1和稳压管Z1，所述输出滤波电路（3）包括电容C8、电容C9、电容C10、电容C11和电容C12；所述输出电压取样电路（4）包括电阻R14和电阻R15；所述反馈控制电路（5）包括电阻R12、电阻R13、电容C7和运算放大器U3；所述参考基准电路（6）包括电阻R9、电阻R10、电阻R11和基准源U2；所述驱动控制电路（7）包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、三极管Q2和稳压管Z2、稳压管Z3和控制芯片U1，其中：
所述电感L1一端连接输入电压Vin，电感L1另一端与电容C1一端、MOS管Q1的漏极、电阻R2一端以及电阻R4一端共同连接；电容C1另一端接地；MOS管Q1的源极与稳压管Z1阳极、电容C8一端、电容C9一端、电容C10一端、电容C11一端、电容C12一端以及电阻R14一端共同连接，该连接点作为机载浪涌电压箝位电路的输出电压Vout；电容C8另一端、电容C9另一端、电容C10另一端、电容C11另一端以及电容C12另一端均接地；
所述MOS管Q1的栅极连接电阻R1一端，电阻R1另一端与电容C2一端、稳压管Z3阴极、电容R8一端、稳压管Z1阴极以及电容C4一端共同连接；电容C2另一端和稳压管Z3阳极均接地；电容C4另一端连接电阻R3一端，电阻R3另一端连接控制芯片U1的5脚；电阻R8另一端连接三级管Q2集电极；三级管Q2基极与控制芯片U1的3脚、运算放大器U3的3脚以及电阻R13一端共同连接；三级管Q2的发射极接地；运算放大器U3负输入端1脚与电阻R12一端、电容C7一端连接；运算放大器U3正输入端2脚与电阻R14另一端以及电阻R15一端共同连接，电阻R15另一端接地；电阻R13另一端与电容C7另一端连接；运算放大器U3的4脚接地；电阻R4另一端与控制芯片U1的7脚以及电阻R5一端连接，电阻R5另一端接地；电阻R2另一端与稳压管Z2阴极、电容C3一端以及控制芯片U1的1脚共同连接，稳压管Z2阳极与电容C3另一端以及电容C5一端均接地；控制芯片U1的4脚与电容C5另一端、运算放大器U3的5脚以及电阻R9一端共同连接；连接控制芯片U1的2脚接地；控制芯片U1的8脚连接电阻R7一端，9脚连接电阻R6一端，10脚连接电容C6一端，控制芯片U1的6脚、电阻R7另一端、电阻R6另一端和电容C6另一端均接地；电阻R9另一端与基准源U2的阴极端、基准源U2的基准端以及电阻R10一端共同连接；电阻R10另一端与电阻R11一端以及电阻R12另一端共同连接；基准源U2的阳极端和电阻R11另一端均接地；各元器件的型号及参数如下表所示：
。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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