CN204376698U - 新版机载供电要求保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新版机载供电要求保护电路。自恢复式过流保护电路依次通过直流滤波器单元、输入滤波电路、尖峰浪涌抑制电路与输出滤波电路连接；特点是：采用较为先进的电路设计来抑制尖峰、浪涌电压，不需要选择高耐压需求的元器件来通过尖峰浪涌电压，即可将其箝位到后续电路的正常工作电压，省去了大容量储能电容的设置，能更为安全的保护后续负载电路免受高压损毁。采用集成式的直流滤波器来满足电磁兼容中相对应的指标要求，减少了电路设计的复杂程度，可更好的提高产品的可靠性。采用自恢复保险丝替代传统的熔断式保险丝，省去了手动更换保险丝的麻烦，增加了产品的实用性。

Description

新版机载供电要求保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种用于满足机载28V直流系统供电特性（GJB181A-2003）要求和电磁兼容(GJB151之CE102和CS106)要求设计的保护电路。

背景技术

在GJB181A-2003的规定中，28V直流系统供电特性要求输入电压范围在22V至29V，输入电压浪涌为50V，持续时间为12.5ms，输入欠压浪涌为18V，持续时间为15ms；在GJB151A-97的规定中，CE102指标要求在10kHz至10MHz的频率范围内电源线传导发射不应超过其规定值，CS106要求飞机上电压尖峰信号为200V，其中陆军的飞机上的持续时间不超过10us，空军、海军的飞机上的持续时间不超过0.15us，在发生电压尖峰期间，设备需要正常工作。针对以上军标规定的尖峰浪涌电压要求，目前所采取的设计方法有两种，一种是采用高耐压性能的元器件来应对过压及电压尖峰信号，采用大容量的电容来补充欠压浪涌带来的电量不足，应用该方法所需要选择的高耐压需求的元器件和大容值的电容成本较高，而且体积较大，不利于大批量的生产和产品小型化的要求；另外一种设计方法是在电路前端设置过压保护电路，在50V电压浪涌期间截止电压输出，以保证后续电路的安全工作电压，但是为满足电磁兼容指标要求，电路前端还设置了相应的电感和电容构成的滤波电路，在200V尖峰电压来临的时候，其峰值会被电感和电容这些储能元器件拉低，根据能量守恒法则，其持续时间也会被拉长，在一定的持续时间范围之内会引起过压保护电路的启动，导致后续电路无法正常工作，而指标要求在电压尖峰持续期间设备应正常工作，故需要在保护电路后端加足够量的储能电容来保证电压尖峰持续期间后续电路能正常工作，该方法由于在保护电路后端添加了足够量的储能电容，在开机启动瞬间会产生较大的启动电流，容易对前端电路造成损坏，而且该储能电容一般容值较大（根据设备的功耗来选择），成本较高。针对GJB151中规定的电磁兼容指标要求，目前采用单独的滤波电感、滤波电容等元器件构成滤波电路来满足指标要求，由于滤波电路对设计工艺有较高的要求，无法达到较为理想的效果，而且电感裸露在产品内部，其电磁辐射会对产品内部的其他单元造成影响，影响其正常工作指标。目前针对供电特性要求和电磁兼容要求所采用的设计方法均不利于产品小型化的设计需要和生产调试，而且成本较高。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种新版机载供电要求保护电路。本电路采用先进的保护电路来抑制尖峰、浪涌电压，可以将瞬态的浪涌电压和尖峰电压箝位到正常的工作电压，保障设备的连续工作性；采用集成的直流滤波器来满足电磁兼容的指标要求，降低了电路设计的复杂程度，增加了产品的可靠性；电路最前端采用自恢复式保险丝，既可以在后续电路发生短路或者工作电流太大的故障时迅速断开电路连接，保护设备安全，完成传统熔断式保险丝的功能，又能在故障消失后自动恢复电路连接，保证设备继续正常工作。

本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种新版机载供电要求保护电路，其特征在于：包括设置在电路前端的自恢复式过流保护电路、直流滤波器单元、输入滤波电路、尖峰浪涌抑制电路、输出滤波电路，所述自恢复式过流保护电路与直流滤波器单元连接，直流滤波器单元与输入滤波电路连接，输入滤波电路与尖峰浪涌抑制电路连接，尖峰浪涌抑制电路与输出滤波电路连接；

具体电路连接为：直流输入正通过自恢复保险丝F1接直流滤波器N1的1脚，直流输入负接直流滤波器N1的3脚，直流滤波器N1的2脚分别接电阻R1和电容C1的一端及场效应三极管M1的漏极D，电容C1的另一端接直流滤波器N1的4脚，电阻R1的另一端接控制芯片U1的VDD脚和SD脚，控制芯片U1的TIM脚通过电容C2分别接电阻R2和电容C3的一端及控制芯片U1的VSS脚和BASE脚，电阻R2的另一端接地，电容C3的另一端分别接电阻R3和电容C4的一端及控制芯片U1的OUT脚和场效应三极管M1的源极S并输出直流正，电阻R3的另一端接电阻R4的一端及控制芯片U1的FB脚，电阻R4的另一端接地，场效应三极管M1的栅极G通过电阻R5接控制芯片U1的GATE脚，电容C4的另一端接地并输出直流负。

本实用新型的特点是：采用较为先进的电路设计来抑制尖峰、浪涌电压，不需要选择高耐压需求的元器件来通过尖峰浪涌电压，即可将其箝位到后续电路的正常工作电压，可以通过改变尖峰浪涌抑制电路中的电容和电阻值来延长电压箝位时间，以保障设备在尖峰浪涌期间持续稳定工作，不会发生断电重启的故障，省去了大容量储能电容的设置，设计成本较低，针对尖峰浪涌信号反应速度快，能更为安全的保护后续负载电路免受高压损毁，电路设计简单，调试容易，有利于产品的小型化设计需求和生产调试。采用集成式的直流滤波器来满足电磁兼容中相对应的指标要求，其良好的外层屏蔽也能最大程度的减少对产品内部其他电路单元产生的不良影响，减少了电路设计的复杂程度，可更好的提高产品的可靠性。采用自恢复保险丝替代传统的熔断式保险丝，省去了手动更换保险丝的麻烦，增加了产品的实用性，能很好的应用于机载28V的直流供电系统中。

附图说明

图1为本实用新型的电路连接框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种新版机载供电要求保护电路，包括设置在电路前端的自恢复式过流保护电路、直流滤波器单元、输入滤波电路、尖峰浪涌抑制电路、输出滤波电路，自恢复式过流保护电路与直流滤波器单元连接，直流滤波器单元与输入滤波电路连接，输入滤波电路与尖峰浪涌抑制电路连接，尖峰浪涌抑制电路与输出滤波电路连接。

具体电路连接为：直流输入正通过自恢复保险丝F1接直流滤波器N1的1脚，直流输入负接直流滤波器N1的3脚，直流滤波器N1的2脚分别接电阻R1和电容C1的一端及场效应三极管M1的漏极D，电容C1的另一端接直流滤波器N1的4脚，电阻R1的另一端接控制芯片U1的VDD脚和SD脚，控制芯片U1的TIM脚通过电容C2分别接电阻R2和电容C3的一端及控制芯片U1的VSS脚和BASE脚，电阻R2的另一端接地，电容C3的另一端分别接电阻R3和电容C4的一端及控制芯片U1的OUT脚和场效应三极管M1的源极S并输出直流正，电阻R3的另一端接电阻R4的一端及控制芯片U1的FB脚，电阻R4的另一端接地，场效应三极管M1的栅极G通过电阻R5接控制芯片U1的GATE脚，电容C4的另一端接地并输出直流负。

工作原理：直流输入前端设置一个自恢复保险丝F1，构成自恢复式短路保护电路，具体的型号需根据电路的工作电流、截止电流和工作电压来选定；直流滤波器N1为直流滤波器，根据电路的指标要求和电磁兼容的指标要求来选定型号，集成的滤波器在各项指标上均优于分离元器件组成的滤波电路；电容C1为输入滤波电容，并联在原理图中的电路位置，根据电路的工作电压、工作电流和尖峰浪涌电压持续时间来选定其容值，为后续电路提供稳定的线路电压信号；图1虚线框中的电路构成尖峰浪涌抑制电路，控制芯片U1为该电路的核心芯片，为各种控制电路提供基准电压，以满足抑制尖峰浪涌电压的指标要求，其中电阻R1为输入限流电阻，为控制芯片U1提供合适的工作电流，电容C2和电阻R2负责设定时间参数，来设置箝位电压的持续时间，以满足供电特性指标要求，电阻R3和电阻R4负责设定箝位电压，来设置尖峰浪涌器件的箝位电压值，保证后续负载电路可以持续正常工作；电阻R5和MOS管场效应三极管M1构成开关控制电路，负责电压信号的通断和吸收尖峰浪涌信号，在尖峰浪涌电压的持续时间超出设置值时以截止电压输出，从而保证后续电路的安全，当尖峰浪涌电压持续时间在设定的时间范围之内时，为后续负载电路提供稳定的箝位电压，以保证其正常工作；电容C4为输出滤波电路，为后续负载提供稳定的工作电压。

控制芯片U1 的型号为LT4366。

Claims (1)

1.一种新版机载供电要求保护电路，其特征在于：包括设置在电路前端的自恢复式过流保护电路、直流滤波器单元、输入滤波电路、尖峰浪涌抑制电路、输出滤波电路，所述自恢复式过流保护电路与直流滤波器单元连接，直流滤波器单元与输入滤波电路连接，输入滤波电路与尖峰浪涌抑制电路连接，尖峰浪涌抑制电路与输出滤波电路连接；

具体电路连接为：直流输入正通过自恢复保险丝F1接直流滤波器N1的1脚，直流输入负接直流滤波器N1的3脚，直流滤波器N1的2脚分别接电阻R1和电容C1的一端及场效应三极管M1的漏极D，电容C1的另一端接直流滤波器N1的4脚，电阻R1的另一端接控制芯片U1的VDD脚和SD脚，控制芯片U1的TIM脚通过电容C2分别接电阻R2和电容C3的一端及控制芯片U1的VSS脚和BASE脚，电阻R2的另一端接地，电容C3的另一端分别接电阻R3和电容C4的一端及控制芯片U1的OUT脚和场效应三极管M1的源极S并输出直流正，电阻R3的另一端接电阻R4的一端及控制芯片U1的FB脚，电阻R4的另一端接地，场效应三极管M1的栅极G通过电阻R5接控制芯片U1的GATE脚，电容C4的另一端接地并输出直流负。