CN205453284U - 一种带无缝切换功能的电压钳位控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带无缝切换功能的电压钳位控制器，包括：防反接电路、无缝切换电路和过压钳位电路，所述的无缝切换电路用于切换IMA系统的主母线和辅母线，无缝切换电路包括第一电压采集电路和第一场效应管控制电路，所述的过压钳位电路用于使被保护电路工作不发生停顿，且不损伤被保护电路各元件的电气性能，过压钳位电路包括第二电压采集电路和第二场效应管控制电路，所述的防反接电路用于单向导通。本实用新型的一种带无缝切换功能的电压钳位控制器可在系统母线切换时，抑制母线电压浪涌尖峰，在主供电模块发生掉电故障时，无缝切换到辅助供电设备，使模块工作稳定，增加了系统的安全性及可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电压钳位控制器，尤其是一种带无缝切换功能的电压钳位控制器。
背景技术
综合模块化航空电子(IMA)系统是一个由实时计算机网络组成的机载系统并且有一组标准格式处理模块和标准格式连接器构成的系统结构。作为飞机的重要组成部分，为保证其安全性，该系统具有容错性，冗余性等特点。
在IMA系统中，通常电源模块以及冷却模块为共有的模块。由于系统中负载的变化以及飞机供电网络环境的恶劣性，在主辅母线切换过程中，存在过压、欠压以及各种脉冲尖峰，为保证系统安全可靠，系统中各模块在母线切换时，应保证正常可靠工作，不存在任何性能的下降。
当系统母线在切换过程中存在欠压或者母线出现故障，若模块不能自动切换到正常供电母线，则会由于缺少供电电源而使模块关机或者性能下降。因此当母线存在欠压或者母线故障时，模块应自动切换到正常供电母线，实现无缝切换。
为实现无缝切换功能，现有的设备一般需要信号采集以及转换控制电路，实现较为复杂，降低了系统的可靠性。
当系统母线在切换过程中存在过压浪涌及尖峰时，若模块不做相应的防护，可能会损坏各种电气元件，造成应力损伤或者永久性的损害。因此当系统母线上存在过压浪涌时，模块应做相应的电压钳位，使其工作不发生停顿，且不损伤个元件的电气性能。
为了满足具有瞬态抑制浪涌电压功能，现有的航空电子设备一般采用了输入端一级或者多级LC滤波，实现抑制浪涌尖峰电压，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。
发明内容
为了克服现有的电压钳位控制器在进行主辅母线切换时实现较为复杂、可靠性低，处理电压浪涌尖峰时抑制的电压尖峰值范围较窄，输入耐压值较低的问题，本实用新型提供了一种带无缝切换功能的电压钳位控制器，能有效提高电压钳位控制器的可靠性，使主辅母线切换时实现简单，能有效地抑制系统母线电压浪涌尖峰。
本实用新型的发明目的通过以下技术方案实现：
一种带无缝切换功能的电压钳位控制器，包括：防反接电路、无缝切换电路和过压钳位电路，防反接电路的输出端与无缝切换电路的输入端相连，无缝切换电路的输出端与过压钳位电路的输入端相连。
防反接电路将整流后的电流输出给无缝切换电路，无缝切换电路根据输入电压的大小切换场效应管，并将电流输出给过压钳位电路并输出。
进一步的，无缝切换电路中包含第一电压采集电路和第一场效应管控制电路，第一电压采集电路中，电阻R1的一端同时连接电容C2和二极管V14的阴极，电阻R1的另一端同时连接电容C3和二极管V1的阳极，二极管V1的阴极连接稳压二极管V5的阴极，稳压二极管V5的阳极同时连接二极管V12的阴极和光耦V8的发射端，光耦V8的接收端连接二极管V2的阴极；第一场效应管控制电路中，电阻R3的一端、稳压二极管V3的阴极和电容C6的一端同时连接场效应管V13的源极S，电阻R3的另一端、稳压二极管V3的阳极和电容C6的另一端同时连接光耦V8、电阻R7和场效应管V13的栅极。
进一步的，过压钳位电路包括第二电压采集电路和第二场效应管控制电路，第二电压采集电路中，电阻R4的一端同时连接电容C7的一端、稳压二极管V6的阳极、电阻R5的一端和三极管V9的发射极，电阻R4的另一端同时连接电位器R8的一端和稳压二极管V4的阳极，稳压二极管V4的阴极连接电阻R6的一端；第二场效应管控制电路中，电位器R8的另一端连接三极管V9的基极，三极管V9的集电极同时连接电容C7的另一端、稳压二极管V6、电阻R5的另一端和场效应管V10的栅极，场效应管V10的源极S接地。
进一步的，所述的一种带无缝切换功能的电压钳位控制器还包括输出电路，所述的输出电路中，电阻R9的一端与场效应管V10的漏极D连接，电阻R9的另一端同时连接电阻R10的一端、稳压二极管V16的阳极、电容C1的一端和场效应管V7的栅极，电阻R2连接稳压二极管V6的阴极，电阻R10的另一端、稳压二极管V16的阴极、电容C1的另一端和场效应管V7的源极同时连接二极管V14的阴极，场效应管V7的漏极同时连接一种带无缝切换功能的电压钳位控制器的输出端和电容C4的一端，电容C4的另一端接地。
进一步的，防反接电路中，瞬态电压抑制二极管V15的一端同时连接主输入端Vin-1和二极管V14的阳极，瞬态电压抑制二极管V15的另一端接地，同时，瞬态电压抑制二极管V11的一端同时连接辅输入端Vin-2和二极管V2的阳极，瞬态电压抑制二极管V11的另一端接地。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型中的带无缝切换功能的电压钳位控制器，抑制系统母线电压浪涌尖峰效果明显，且在主供电模块发生掉电故障时，无缝切换到辅助供电设备，使模块工作稳定、可靠，增加了系统的安全性及可靠性。
附图说明
图1是本实用新型所述的一种带无缝切换功能的电压钳位控制器的电路图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
一种带无缝切换功能的电压钳位控制器，包括：防反接电路、无缝切换电路和过压钳位电路，防反接电路的输出端与无缝切换电路的输入端相连，无缝切换电路的输出端与过压钳位电路的输入端相连。
防反接电路将整流后的电流输出给无缝切换电路，无缝切换电路根据输入电压的大小切换场效应管，并将电流输出给过压钳位电路并输出。
进一步的，无缝切换电路中包含第一电压采集电路和第一场效应管控制电路，第一电压采集电路中，电阻R1的一端同时连接电容C2和二极管V14的阴极，电阻R1的另一端同时连接电容C3和二极管V1的阳极，二极管V1的阴极连接稳压二极管V5的阴极，稳压二极管V5的阳极同时连接二极管V12的阴极和光耦V8的发射端，光耦V8的接收端连接二极管V2的阴极；第一场效应管控制电路中，电阻R3的一端、稳压二极管V3的阴极和电容C6的一端同时连接二极管V2的阴极和场效应管V13的源极S，电阻R3的另一端、稳压二极管V3的阳极和电容C6的另一端同时连接光耦V8、电阻R7和场效应管V13的栅极。
所述的无缝切换电路通过比较输入电压与稳压二极管V5的值，来实现对场效应管V13的通断，当1路输入电压低于稳压管V5的击穿电压时，第一电压采集电路使得光耦V8关断；第一场效应管控制电路作用为当光耦V8关断时，使得场效应管V13饱和导通，电路选择2路供电，实现无缝切换，
无缝切换电路中，场效应管V13为主路以及辅路无缝切换开关，通过比较输入电压与稳压二极管V5的值来实现对场效应管V13的通断。电压采集电路由电阻R1、二极管V1、稳压二极管V5以及光耦V8串联组成，当主输入电源Vin-1的电压低于稳压管V5的击穿电压时，光耦V8截止。当主输入电源Vin-1的电压高于稳压管V5的击穿电压时，光耦V8导通，电容C6两端电压小于0.3V，场效应管V13截止，主路电源Vin-1给供电设备供电，实现了主辅路电源的无缝切换。无缝切换的电压阈值主要由稳压管V5的击穿电压决定。
进一步的，过压钳位电路包括第二电压采集电路和第二场效应管控制电路，第二电压采集电路中，电阻R4的一端同时连接电容C7的一端、稳压二极管V6的阳极、电阻R5的一端和三极管V9的发射极，电阻R4的另一端同时连接电位器R8的一端和稳压二极管V4的阳极，稳压二极管V4的阴极连接电阻R6的一端；第二场效应管控制电路中，电位器R8的另一端连接三极管V9的基极，三极管V9的集电极同时连接电容C7的另一端、稳压二极管V6、电阻R5的另一端和场效应管V10的栅极，场效应管V10的源极S接地。
过压钳位电路中电阻R6，稳压二极管V4以及电阻R4串联组成输出电压采集电路，当过压故障发生时，使场效应管V7处于线性区，启动过压钳位功能。电阻R2以及稳压二极管V6串联组成输入电压采集电路，当输入电压处于正常范围时，使场效应管V10以及场效应管V7处于饱和区，电路正常输出。
进一步的，所述的一种带无缝切换功能的电压钳位控制器还包括输出电路，所述的输出电路中，电阻R9的一端与场效应管V10的漏极D连接，电阻R9的另一端同时连接电阻R10的一端、稳压二极管V16的阳极、电容C1的一端和场效应管V7的栅极，电阻R2连接稳压二极管V6的阴极，电阻R10的另一端、稳压二极管V16的阴极、电容C1的另一端和场效应管V7的源极同时连接二极管V14的阴极，场效应管V7的漏极同时连接一种带无缝切换功能的电压钳位控制器的输出端和电容C4的一端，电容C4的另一端接地。
进一步的，防反接电路中，瞬态电压抑制二极管V15的一端同时连接主输入端Vin-1和二极管V14的阳极，瞬态电压抑制二极管V15的另一端接地，同时，瞬态电压抑制二极管V11的一端同时连接辅输入端Vin-2和二极管V2的阳极，瞬态电压抑制二极管V11的另一端接地。
Claims (2)
1.一种带无缝切换功能的电压钳位控制器，包括：防反接电路、无缝切换电路和过压钳位电路，其特征在于：防反接电路的输出端与无缝切换电路的输入端相连，无缝切换电路的输出端与过压钳位电路的输入端相连，
防反接电路将电流单向导通输出给无缝切换电路，无缝切换电路根据输入电压的大小切换场效应管，并将电流输出给过压钳位电路并输出；
所述无缝切换电路包含第一电压采集电路和第一场效应管控制电路，第一电压采集电路中，电阻R1的一端同时连接电容C2和二极管V14的阴极，电阻R1的另一端同时连接电容C3和二极管V1的阳极，二极管V1的阴极连接稳压二极管V5的阴极，稳压二极管V5的阳极同时连接二极管V12的阴极和光耦V8的发射端，光耦V8的接收端连接二极管V2的阴极；第一场效应管控制电路中，电阻R3的一端、稳压二极管V3的阴极和电容C6的一端同时连接场效应管V13的源极S，电阻R3的另一端、稳压二极管V3的阳极和电容C6的另一端同时连接光耦V8、电阻R7和场效应管V13的栅极；
所述过压钳位电路包括第二电压采集电路和第二场效应管控制电路，第二电压采集电路中，电阻R4的一端、电容C7的一端、稳压二极管V6的阳极、电阻R5的一端和三极管V9的发射极都接地，电阻R4的另一端同时连接电位器R8的一端和稳压二极管V4的阳极，稳压二极管V4的阴极连接电阻R6的一端；第二场效应管控制电路中，电位器R8的另一端连接三极管V9的基极，三极管V9的集电极同时连接电容C7的另一端、稳压二极管V6、电阻R5的另一端和场效应管V10的栅极，场效应管V10的源极S接地；
所述防反接电路中，瞬态电压抑制二极管V15的一端同时连接主输入端Vin-1和二极管V14的阳极，瞬态电压抑制二极管V15的另一端接地，同时，瞬态电压抑制二极管V11的一端同时连接辅输入端Vin-2和二极管V2的阳极，瞬态电压抑制二极管V11的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种带无缝切换功能的电压钳位控制器，其特征在于：所述的一种带无缝切换功能的电压钳位控制器还包括输出电路，所述的输出电路中，电阻R9一端与场效应管V10的漏极D连接，电阻R9另一端同时连接电阻R10的一端、稳压二极管V16的阳极、电容C1的一端和场效应管V7的栅极G，电阻R2连接稳压二极管V6的阴极，电阻R2的另一端、电阻R10的另一端、稳压二极管V16的阴极、电容C1的另一端和场效应管V7的源极S同时连接二极管V14的阴极，场效应管V7的漏极D同时连接一种带无缝切换功能的电压钳位控制器的输出端和电容C4的一端，电容C4的另一端接地。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112671087A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 国家电网有限公司 | 输电线路在线监测供电系统 |
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2016
- 2016-01-07 CN CN201620013222.1U patent/CN205453284U/zh active Active
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