CN203056572U - 浪涌电压抑制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型记载的是浪涌电压抑制电路，其采用了一些简易的电路结构以满足用电设备需要需要达到的GJB181-86或GJB181A-2003所规定的直流28V供电系统正常浪涌特性。具体来说可以有两种方法进行抑制浪涌电压，第一是使用电阻串联加瞬态浪涌抑制二极管并联于用电设备电源输入端，第二是使用电感串联加瞬态浪涌抑制二极管并联于用电设备电源输入端。使用这两种方法进行抑制浪涌电压的具体电路结构可以有多个。

Description

浪涌电压抑制电路

技术领域

本实用新型属于航空器电子设备领域，具体的说属于保护电路领域。

背景技术

一般来说，现有的飞机存在两种供电系统，即交流供电系统以及直流供电系统，这是由飞机供电的特性决定的。对于这两种供电系统均存在瞬态浪涌电压，而对于用电设备来说则必须具备抑制这种瞬态浪涌电压的能力，因此对机载设备电源的设计提出了更高的要求，同时也增加了设计难度。

GJB181-86《飞机供电特性及对用点设备的要求》对直流28V用电设备做了如下要求：

用电设备应经受五次过压浪涌，两次过压浪涌之间的时间间隔为1分钟。每次过压浪涌的方法为：首先用电设备在正常稳态电压下供电，然后使用电设备输入电压增加到80V,持续时间50毫秒，最后输入电压恢复到正常稳态电压，过压浪涌后，用电设备不应发生故障。即要求用电设备能够承受80V，50毫秒的浪涌电压。

GJB181A-2003《飞机供电特性》对直流28V用电设备做了如下要求：

在供电系统非正常工作期间，关键飞行设备和重要任务设备的输出性能应符合其专用规范的要求。只要重要任务设备和一般任务设备的专用规范对供电系统非正常工作状态没有规定要求，则对其不作性能要求，但不影响在随后正常供电条件下的工作性能。在供电系统恢复正常工作时，各类用电设备应自动恢复规定的性能。直流28V供电系统非正常工作时其过压极限为50V，50毫秒。即要求用电设备能够承受50V，50毫秒的浪涌电压。

目前对于这种浪涌电压的抑制有如下几种技术：

（1）使用气体放电管来抑制浪涌电压。气体放电管是一种冷阴极放电管，管内充有惰性气体。气体放电管在电路中和被保护的设备并联。没有浪涌电压时，放电管的阻抗非常大，不会导通。当浪涌电压侵入时，放电管里的气体分子发生电离，产生出自由电子和正离子，这时气体就变得能导电了。此时，管压降下降，使设备两端电压降低，这样给浪涌电压提供了泄放通路，保护设备或系统免受雷电过电压的损坏。气体放电管对浪涌抑制波形如图1所示。

放电管允许的放电电流值和放电时间有关。电流愈大，不损坏放电管所允许的放电时间就愈短。放电后，放电管要经过一段所谓恢复时间才能恢复原来的特性，放电电流愈小，放是时间愈短，则恢复时间也愈短。气体放电管由于气体放电的特性，所以，它的浪涌吸收能力较大，可大于10kA（几十微秒），但它对浪涌电压响应速度较低。

（2）使用压敏电阻进行浪涌抑制。用于网络避雷器、信号避雷器的氧化锌压敏电阻与低压电源避雷器所采用氧化锌压敏电阻抑制浪涌电压的原理和作用相同，但由于两者被保护对象的耐压和抗浪涌能力不同，所以网络避雷器、信号避雷器选用的氧化锌压敏电阻的压敏电压值和通流容量值就比较低。压敏电阻主要用于交流输入浪涌电压的抑制。

（3）使用雪崩二极管进行浪涌抑制。雪崩二极管（硅瞬变电压吸收二极管）是利用PN结方反向击穿电压基本不随其电流而变化这一特性，来达到电压箝位目的。其特点是在瞬间高能量冲击下，能以极高的速度改变本身的阻抗，由高阻变到低阻，从而吸收浪涌电流。将管子两端电压箝制在允许的电压值上，保护了电路和设备的安全。

硅雪崩二极管具有较快的响应速度，残留尖峰小，抑制效果好。同时，浪涌过后能自行恢复，没有延时时间，但它承受浪涌能力比气体放电管低。

    （4）使用固体放电管进行浪涌抑制。固体放电管是一种新型的浪涌抑制器件，它是基于晶闸管的原理和结构的二端负阻器件。固体放电管的工作状态如同一个开关，没有浪涌时，其漏电流I_DRM极小（＜5μA），对系统无影响。一旦浪涌侵入，大于其断态峰值电压U_DRM时，产生雪崩效应；当浪涌电流超过开关电流I_S，其电压即为导通电压U_T（＜5V），浪涌电流就此旁路，实现了能量转移，从而保护了电子设备。浪涌之后，当电流降到最小维持电流I_H值之下时，固体放电管自然恢复，回于阻断状态。

    对于机载用电设备，由于要考虑环境要求，振动要求以及尺寸要求等，目前现有技术还不是很适合用于机载小型化设备的浪涌抑制。

实用新型内容

为了在机载设备上更好的抑制浪涌，本实用新型采用在直流母线上串联低阻抗电阻或者电感以及和在直流母线上并联瞬变电压抑制二极管相结合的方式进行浪涌抑制，专用于机载直流28V小功率用电设备的浪涌抑制。具体方案如下：

    浪涌电压抑制电路，包括在电压的输入端设置电阻或电感，以及瞬态电压抑制二极管。上述电阻或电感与瞬态电压抑制二极管采取并联的方式连接。

    进一步的，可以在在上述电阻或电感前方串联一个具有低等效串联电阻的电容。

    进一步的，可以将上述浪涌电压抑制电路设置为多级。

采用本实用新型的浪涌电压抑制电路能够顺利抑制掉浪涌电压，将瞬态浪涌电压抑制到用电设备可以承受的输入电压范围之内，以保护用电设备在供电系统产生浪涌电压时不至于损坏，使用电设备能够满足GJB181-86和GJB181A-2003中关于瞬态浪涌电压的要求。

附图说明

    图1现有技术气体放电管浪涌抑制波形图；

图2是本实用新型第一种基本浪涌电路示意图（电阻与瞬态电压抑制二极管配合使用）；

图3是本实用新型第二种基本浪涌电路示意图（电感与瞬态电压抑制二极管配合使用）；

图4为第三种形式的单级浪涌抑制电路

图5为第四种形式的单级浪涌抑制电路

图6为第一种两级浪涌抑制电路

图7为第二种两级浪涌抑制电路

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的内容进行具体说明。

如图2所示，这是本实用新型基本浪涌电压抑制电路，其由瞬态电压抑制二极管D和电阻C并联构成，设置在电压的输入端。其中，电阻C亦可用一个电感L代替，具体参见图3。

如图4、图5所示，当瞬间浪涌的电压值过高时，可以考虑在电阻C或电感L前方串联一个具有低等效串联电阻的电容C。该电容C可以吸收部分浪涌电压，缓解后面由电阻R或电感L与瞬态电压抑制二极管组成的浪涌抑制电路的压力，更有效的达到抑制浪涌，保护元器件的目的。

在某些情况，采用单级的浪涌抑制电路还不能够满足用电设备对于浪涌电压抑制的要求，这种情况下可以考虑设置多级浪涌电压抑制电路。

上述四种抑制电路都是为了让用电设备只满足GJB181A-2003关于浪涌保护的要求，因此其中C、R、D可以的取值如下：C可以选择63V，470uF钽电容，R选择3W,0.25Ω电阻，D可以选择Vr为39V，5000W的瞬态电压抑制二极管，这样可以在供电系统产生浪涌电压时将用电设备输入端的电压限制在39V，在用电设备的正常输入电压范围之内。

当用电设备需要承受GJB181-86以及GJB181A-2003中供电系统的正常浪涌电压时，采用单级的浪涌电压抑制电路难以满足要求，此时必须采用多级抑制电路。

如图6所示的两级浪涌电压抑制电路，其相当于将图2所示的单级浪涌电压抑制电路设置为两级。当浪涌电压达到80v，50ms的程度时，第一级的抑制电路可以将电压降低到50v，因此再通过第二级抑制，就可以将浪涌电压降低到规定的要求。显而易见的，当浪涌电压更高时，可以以相同方式继续增加抑制电路的级数。此外，将图6中的电阻R1和R2，替换为电感也是可行的。

如图7所示的两级浪涌电压抑制电路，是相当于将图4所示的单级浪涌电压抑制电路设置为两级。同样的，当需要抑制的浪涌电压更高时，可以以相同方式继续增加抑制电路的级数。此外，将图7中的电阻R1和R2替换为电感也是可行的。

采用上述各浪涌电压抑制电路主要是为了让用电设备能够承受GJB181-86以及GJB181A-2003中供电系统的正常浪涌电压。对于机载航电产品，大部分产品主要采用直流+28V输入，而且稳态电流均小于3A。因此，为了满足上述要求，上述各抑制电路中的各电容可以选择63V，470uF钽电容；各个电阻可以选择3W,0.25Ω电阻，第一级的二极管可以选择Vr为48V，5000W的瞬态电压抑制二极管；对于多级的抑制电路，第二级以后的二极管D2可以选择Vr为39V，5000W的瞬态电压抑制二极管。

Claims (5)

1.浪涌电压抑制电路，包括在电压的输入端设置电阻和瞬态电压抑制二极管，其特征在于：上述电阻和瞬态电压抑制二极管采取并联的方式连接。

2.如权利要求1所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于将上述电阻替换为电感。

3.如权利要求1所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于在上述电阻前方串联一个具有低等效串联电阻的电容。

4.如权利要求2所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于在上述电感前方串联一个具有低等效串联电阻的电容。

5.如权利要求1-4之一所述的浪涌电压抑制电路，其特征在于上述浪涌电压抑制电路设置为多级。

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