CN205453114U

CN205453114U - 一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器

Info

Publication number: CN205453114U
Application number: CN201620169634.4U
Authority: CN
Inventors: 武强; 王斌; 杨郑浩; 边宁; 胡雨波
Original assignee: China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Current assignee: China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2026-03-04

Abstract

一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器，属于航空电子工程领域，包括：电压采样控制电路、恒流源充电电路、输入电源的滤波电路、防反接电路、电压尖峰抑制电路和电压钳位电路，其特征在于：电流流向为防反接电路到恒流源充电电路、电压采样控制电路和输入电源滤波电路，恒流源充电电路到快速充电电路、电压嵌位电路和电容C3，电压采样控制电路到电压嵌位电路和电容C3，快速充电电路到电压嵌位电路和电容C3。本电源浪涌抑制器能有效抑制航空器供电电源对二次电源的输入正常电压浪涌和二次电源上电浪涌电流，提高了用电设备的供电兼容性能。

Description

一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器

技术领域

本实用新型涉及一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器，本发明属于航空电子工程领域。

背景技术

在高可靠性供电的航空电子设备中，一般要求二次电源输入部分具有抑制航空器供电电源正常电压浪涌的功能。正常电压浪涌是指来自受控稳态值的电压变化，该变化由电源供电系统的固有调节引起，如负载转换、调节器校正动作等系统正常工作造成的扰动而产生的。当航空器28V直流电源发生正常电压浪涌时，二次电源应能不受损害并持续稳定供电，以确保电子设备的工作不发生停顿。

为了实现浪涌电压抑制功能，现有的航空电子设备二次电源一般采用了输入端一级或者多级LC滤波，实现浪涌尖峰电压抑制。其缺陷是抑制的电压尖峰值范围较窄，输入耐压值较低，需要附加输入前端过压保护电路。此外，输入电压波动对后端DC-DC模块会产生冲击，影响DC-DC模块可靠性，增加维护成本。

为实现用电设备的EMC性能(抗电磁干扰性能)，设备电源输入接口通常采用由电感、电容组成的无源滤波网络；内部二次电源在输入端也会加入不同大小的滤波电容；为了满足瞬间掉电时设备能够正常工作的需求需在其输入端加入以储能电容为核心的维持电路；二次电源DC-DC转换电路输入端也存在了容性器件，在启动时通常表现为容性特性。上电浪涌电流就是在设备上电时对滤波电容、容性器件或电路充电时产生的。如果对充电电压的变化率不加以控制，在电路中引起的电流冲击将非常大。

过大的浪涌电流会对系统产生一定的危害性。首先，上电浪涌电流过大时会给机上电源断路器的选择造成很大的麻烦，既要保证能够承受很大的冲击电流又要保证过载时能够正常的熔断。其次，上电浪涌电流过大会造成输入电压波形畸变，影响其他并联机载电子设备的工作，严重时可能超过系统总功率造成系统启动失败。

鉴于浪涌电流的危害性，某些比较先进型号飞机的供电要求已经对浪涌电流做出了要求。因此，如何限制浪涌电流已经成为机载电子设备设计时必须面对的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器，以解决现有的电源浪涌抑制器抑制的电压尖峰值范围较窄，输入耐压值较低，需要附加输入前端过压保护电路，此外，输入电压波动对后端DC-DC模块会产生冲击，影响DC-DC模块可靠性，增加维护成本的问题。

实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器，包括：电压采样控制电路、恒流源充电电路、输入电源的滤波电路、防反接电路、电压尖峰抑制电路和电压钳位电路，所述的一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器还包括电容C3和MOS管V10，电流流向为防反接电路到恒流源充电电路、电压采样控制电路和输入电源滤波电路，恒流源充电电路到快速充电电路、电压嵌位电路和电容C3，电压采样控制电路到电压嵌位电路和电容C3，快速充电电路到电压嵌位电路和电容C3，

防反接电路用于避免电源反接损坏系统；恒流源充电电路用于控制电容C3的充电速度延缓MOS管V10的导通，实现对浪涌电流的有效抑制；所述的电压采样控制电路用于对输入电压进行采样控制MOS管V10的导通程度，实现对浪涌电压的有效抑制；快速充电电路用于减少MOS管V10删源极电压处于阈值电压以下的时间，减少系统启动时间；输入电源的滤波电路用于提高输入电源的品质。

进一步的，所述的防反接电路中，二极管V2的阳极连接电压输入端Vin，二极管V2的阴极同时连接二极管V1的阳极、TVS管V11的一端、电阻R1的一端和电感器L1的一端；恒流源充电电路中，二极管V1的阴极连接稳压管V4的阴极，稳压管V4的阳极同时连接电阻R2的一端和三极管V8的基极，电阻R1的另一端分别连接三极管V8的发射极、电阻R6的一端和电容C1的另一端，三极管V8的集电极连接电阻R3的一端，电压尖峰抑制电路中TVS管V11并联在二极管V1的阳极和电阻R2的另一端，快速充电电路中电阻R6的另一端同时连接电阻R5的一端、MOS管V10的漏极、电阻R4的一端、Gout和电容C2的一端，电阻R5的另一端同时连接二极管V3的阳极和稳压管V5的阴极；电压钳位电路中，稳压管V7的阴极同时连接电容C3的一端、电阻R3的另一端、二极管V3的阴极、MOS管V10的栅极和光耦V9的接收极，稳压管V7的阳极同时连接Gin、TVS管V11的另一端、电阻R2的另一端、电容C3的另一端、稳压管V5的阳极和MOS管V10的源极，电压采样控制电路中光耦V9的发射极的阳极连接稳压管V6的阳极、光耦V9的发射极的阴极连接电阻R4的另一端，电阻R7的另一端连接稳压管V6的阴极，输入电源滤波电路中电感器L1的另一端分别连接电压输出Vout和电容C2的另一端。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所述的一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器具有抑制航空器供电电源正常电压浪涌的功能，使后端二次电源转换电路(DC-DC)工作稳定、可靠；同时也具有抑制二次电源上电浪涌电流的功能，有效减小了设备启动时对前端航空器供电电源的影响。同时，该浪涌抑制器还实现了电源反接保护的功能。

附图说明

图1为本实用新型的一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器的电路结构图。

具体实施方式

本实用新型的具体实施例如下：

如图1所示，一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器，包括：电压采样控制电路、恒流源充电电路、输入电源的滤波电路、防反接电路、电压尖峰抑制电路和电压钳位电路，所述的一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器还包括电容C3和MOS管V10，电流流向为防反接电路到恒流源充电电路、电压采样控制电路和输入电源滤波电路，恒流源充电电路到快速充电电路、电压嵌位电路和电容C3，电压采样控制电路到电压嵌位电路和电容C3，快速充电电路到电压嵌位电路和电容C3，

上电时，电容C3两端电压为0V，MOS管V10处于截止状态，二次电源主回路电流为0。上电后，航空器供电电源通过恒流源给电容C3充电。随着电容C3两端电压的上升，MOS管V10逐渐导通漏源电压VDS逐渐减小，电路输出电压逐渐增加，从而达到控制浪涌电流变化速率和幅值的目的，实现了上电浪涌电流的有效抑制。其中由电容C1、稳压管V5、二极管V3和电阻R5、R6组成的快速充电电路可以完成MOS管V10管栅源极电压快速达到VGS(th)的电压值，减小电路开通的死区时间。

当航空器供电电源处于稳态时，由电阻R4、电阻R7以及稳压管V6、光耦V9构成的电压采样控制电路不工作，MOS管V10处于完全导通状态，电路输出电压等于输入电压减去MOS管V10上的导通压降(Vo＝Vin-ID×RDS)，航空器供电电源几乎全部加到用电设备二次电源的输入端。

当航空器供电电源波动在电路输入端产生过压浪涌，电压采样控制电路中V6击穿导通后，V9导通，从而减小MOS管V10的栅源极驱动电压VGS，使MOS管V10导通阻抗增大漏源电压增加，电路输出电压随之相应减小，实现了浪涌电压的有效抑制。

浪涌电压的抑制范围取决于稳压管V6的取值，如果浪涌电压的抑制效果无法满足相关要求，可以通过调整稳压管V6的取值来调整浪涌电压的抑制范围。浪涌电流的幅值及持续时间取决于恒流源对电容C3的充电电流，如果浪涌电流无法满足设计要求，可以通过调整恒流源的输出电流来调整浪涌电流的幅值及持续时间。如二次电源对启动时间有要求需增加快速充电电路，其他情况下可以取消。

该浪涌抑制器经实验测试：证明具有抑制航空器供电电源正常电压浪涌的功能，使后端二次电源转换电路(DC-DC)工作稳定、可靠；同时也证明具有抑制二次电源上电浪涌电流的功能，有效减小了设备启动时对前端航空器供电电源的影响。同时，该浪涌抑制器还实现了电源反接保护的功能。

在航空电子产品的二次电源中，运用该浪涌抑制器可以使产品满足GJB181、DO160中电源特性的相关规范要求。

Claims

1.一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器，包括：电压采样控制电路、恒流源充电电路、输入电源的滤波电路、防反接电路、电压尖峰抑制电路和电压钳位电路，其特征在于：所述的一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器还包括电容C3和MOS管V10，电流流向为防反接电路到恒流源充电电路、电压采样控制电路和输入电源滤波电路，恒流源充电电路到快速充电电路、电压嵌位电路和电容C3，电压采样控制电路到电压嵌位电路和电容C3，快速充电电路到电压嵌位电路和电容C3，

2.根据权利要求1所述的一种具有防反接功能的电源浪涌抑制器，其特征在于：所述的防反接电路中，二极管V2的阳极连接电压输入端Vin，二极管V2的阴极同时连接二极管V1的阳极、TVS管V11的一端、电阻R1的一端和电感器L1的一端；恒流源充电电路中，二极管V1的阴极连接稳压管V4的阴极，稳压管V4的阳极同时连接电阻R2的一端和三极管V8的基极，电阻R1的另一端分别连接三极管V8的发射极、电阻R6的一端和电容C1的另一端，三极管V8的集电极连接电阻R3的一端，电压尖峰抑制电路中TVS管V11并联在二极管V1的阳极和电阻R2的另一端，快速充电电路中电阻R6的另一端同时连接电阻R5的一端、MOS管V10的漏极、电阻R4的一端、Gout和电容C2的一端，电阻R5的另一端同时连接二极管V3的阳极和稳压管V5的阴极；电压钳位电路中，稳压管V7的阴极同时连接电容C3的一端、电阻R3的另一端、二极管V3的阴极、MOS管V10的栅极和光耦V9的接收极，稳压管V7的阳极同时连接Gin、TVS管V11的另一端、电阻R2的另一端、电容C3的另一端、稳压管V5的阳极和MOS管V10的源极，电压采样控制电路中光耦V9的发射极的阳极连接稳压管V6的阳极、光耦V9的发射极的阴极连接电阻R4的另一端，电阻R7的另一端连接稳压管V6的阴极，输入电源滤波电路中电感器L1的另一端分别连接电压输出Vout和电容C2的另一端。