CN206364504U

CN206364504U - 一种浪涌抑制电路

Info

Publication number: CN206364504U
Application number: CN201621475259.2U
Authority: CN
Inventors: 文青松
Original assignee: CHENGDU RUINENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHENGDU RUINENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2017-07-28
Anticipated expiration: 2026-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种浪涌抑制电路，可以通过串联设置的第一电阻、电压输出模块、变压器，以及抑制浪涌模块对电源电路中的浪涌电流进行抑制。所述抑制浪涌模块包括第二电阻、第一开关以及与压控模块对应设置的响应模块，当压控模块上存在预设电压时，所述响应模块可以对应生成感应电压。当所述第一开关处于断开状态时，所述第一电压经第一电阻输送至变压器；在所述第一开关处于导通状态时，所述第一电压绕过所述第一电阻输送至所述变压器。可见，本申请实施例中的浪涌抑制电路的结构简单，无需占用较大电器空间，并且能够实现浪涌抑制电路和正常负载电路根据电气情况的自动切换，因此具有良好的浪涌抑制效果和电器设备空间应用效果。

Description

一种浪涌抑制电路

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种浪涌抑制电路。

背景技术

浪涌是一种上升速度高、持续时间短的尖峰脉冲。诸如：电网过压、开关打火、虬源反向、静电、电机/电源噪声等，均会造成电路中出现浪涌现象。当开关电源在加电时，会产生较高的浪涌电流，因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置，才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围内。浪涌电流主要是由滤波电容充电引起，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出较低的阻抗。如果不采取任何保护措施，浪涌电流可接近数百安。

而在航空领域的电子设备应用过程中，由于对电源电路的各项电气性能指标要求更高，因此对浪涌电流的抑制处理要求也更高。但是现有技术中的浪涌抑制电路无法达到抑制浪涌到符合航空电器设备的应用标准。

可见，现有技术中存在着浪涌抑制电路的浪涌抑制效果无法达到符合航空领域的电器设备应用标准的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种浪涌抑制电路，用于解决现有技术中存在着的浪涌抑制电路的浪涌抑制效果无法达到符合航空领域的电器设备应用标准的技术问题。

本申请实施例一方面提供一种浪涌抑制电路，包括：

第一电阻，包括第一端与第二端；

电压输出模块，与所述第一端连接，用以输出第一电压；

变压器，与所述第二端连接，包括压控模块；

抑制浪涌模块，与所述电压输出模块以及所述变压器串联，包括第二电阻、第一开关以及与所述压控模块对应设置的响应模块，所述响应模块的一端经所述第二电阻与所述第一开关的控制脚连接，所述响应模块的另一端与所述第二端连接，其中，在所述第一开关处于控制脚上不存在与感应电压对应的控制电压的断开状态时，所述第一电压经所述第一电阻输送至所述变压器，在所述第一开关处于控制脚上存在所述控制电压的导通状态时，所述第一电压绕过所述第一电阻经所述第一开关输送至所述变压器，所述响应模块用以在所述压控模块存在预设电压时响应生成所述感应电压。

可选地，所述抑制浪涌模块还包括：

单向开关，包括第三端和第四端，所述第三端与所述第一开关连接，所述第四端与所述第二电感线圈连接，所述单向开关用以阻止电流经所述第一电阻流向所述响应模块。

可选地，所述抑制浪涌模块还包括：

电容模块，所述电容模块的一端与所述第一开关的控制脚连接，所述电容模块的另一端与所述第二端连接；

所述压控模块包括第一电感线圈；

所述响应模块包括与所述第一电感线圈相对设置的第二电感线圈。

可选地，所述电容模块包括：

第一电容，所述第一电容的电容值属于第一预设电容范围；

第二电容，所述第二电容的电容值属于第二预设电容范围，所述第二预设电容范围中的每个电容值大于所述第一预设电容范围中的每个电容值。

可选地，所述电压输出模块具体为脉动直流电压输出模块。

可选地，所述浪涌抑制电路还包括：

负载模块，包括第五端和第六端，所述第五端与所述第二端连接，所述第六端与所述变压器的输出端连接；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第五端连接，所述第三电阻的另一端接地；

第三电容，与所述第三电阻并联。

可选地，所述第一开关具体为晶闸管。

可选地，所述第一电阻的电阻值为基于计算式获得，其中，C为所述电压输出模块中的滤波电容的电容量，u为施加在所述滤波电容上的电压值，t为电压施加时长，U为所述电压输出模块输出的电压值， K_MN为与M对应的电阻材料在与N对应的环境温度值相对于与(N-1)对应的环境温度值下的电阻值变化率，M和N为大于等于1的整数，p为环境温度变化范围中所测试的环境温度的数量。

可选地，所述第一电阻的电阻值为基于计算式获得其中， U为所述电压输出模块输出的电压值，t为电压输出时间，r为所述第一电阻的电阻值，C为所述电压输出模块中的滤波电容的电容量，e为自然对数的底数。

可选地，所述第一预设电容范围以及所述第二预设电容范围中的每个电容值属于1nF至10nF。

本申请实施例中的技术方案具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中的浪涌抑制电路可以通过串联设置的第一电阻、电压输出模块、变压器，以及抑制浪涌模块对电源电路中的浪涌电流进行抑制。所述抑制浪涌模块包括第二电阻、第一开关以及与所述压控模块对应设置的响应模块，当压控模块上存在预设电压时，所述响应模块可以对应生成感应电压。当所述第一开关处于控制脚上不存在与感应电压对应的控制电压的断开状态时，所述第一电压经所述第一电阻输送至所述变压器，在所述第一开关处于控制脚上存在所述控制电压的导通状态时，所述第一电压绕过所述第一电阻经所述第一开关输送至所述变压器。可见，本申请实施例中的浪涌抑制电路的结构简单，无需占用较大电器空间，并且能够实现浪涌抑制电路和正常负载电路根据电气情况的自动切换，因此具有良好的浪涌抑制效果和电器设备空间应用效果，适合于航空用电器设备的浪涌抑制应用。

本申请实施例至少还具有如下技术效果或优点：

进一步地，本申请实施例中的技术方案可以通过单向开关的设置使得电流无法流向所述响应模块，从而具有保证所述浪涌抑制电路的安全性和稳定性的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还可以通过设置与所述第二电感线圈并联的电容模块，从而使得所述感应电压更加稳定，因此具有进一步保证所述浪涌抑制电路的电气稳定性的技术效果。

进一步地，本申请实施例可通过将所述电容模块设置为包括电容值较大的第一电容和电容值较小的第二电容，从而具有进一步保证感应电压的稳定性和降低电路受高频干扰信号几率的技术效果。

进一步地，所述第一电阻的取值可以根据计算式以及计算式计算获得，所述第一开关可优选晶闸管作为原材料，而所述第一预设电容范围以及所述第二预设电容范围中的每个电容值属于1nF 至10nF。从而可以保证本申请实施例的浪涌抑制电路能够获得满足高指标要求的浪涌抑制要求，因此具有提升浪涌抑制电路的浪涌抑制效果的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的技术方案还具有防止电流发生畸变，进而提升电路的整体电气性能指标的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中一种浪涌抑制电路的结构图；

图2为本申请实施例中一种浪涌抑制电路中A部分的放大结构图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A 和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

为了更好的理解本申请的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本申请的技术方案进行详细的说明。

请参见图1和图2，本申请实施例提供一种浪涌抑制电路，包括：

第一电阻101，包括第一端与第二端；

电压输出模块102，与所述第一端连接，用以输出第一电压；

变压器103，与所述第二端连接，包括压控模块1031；

抑制浪涌模块104，与所述电压输出模块以及所述变压器串联，包括第二电阻1041、第一开关1042以及与所述压控模块对应设置的响应模块1043，所述响应模块的一端经所述第二电阻与所述第一开关1042的控制脚连接，所述响应模块的另一端与所述第二端连接，其中，在所述第一开关处于控制脚上不存在与感应电压对应的控制电压的断开状态时，所述第一电压经所述第一电阻输送至所述变压器，在所述第一开关1042处于控制脚上存在所述控制电压的导通状态时，所述第一电压绕过所述第一电阻101经所述第一开关1042输送至所述变压器，所述响应模块1043用以在所述压控模块1031存在预设电压时响应生成所述感应电压。

本申请实施例中的浪涌抑制电路可应用于电源设备，也可根据实际情况应用于其它需要进行浪涌抑制的电路中，本申请实施例以应用于一航空领域的电源设备作为示例作出说明。

需要提前说明的是，在本申请实施例的浪涌抑制电路中，在实际操作时，所述第一电压可以是直流电压也可以是交流电压或者是其它电压类型。也就是说，所述第一电压的类型可以是与所述变压器中的压控模块对应的可使得所述压控模块在获得所述预设电压时，所述响应模块对应生成所述感应电压的电压类型。例如，当所述第一电压为交流电压或脉动式直流电压时，所述压控模块可以设置为包括第一电感线圈，而所述响应模块可以设置为包括与所述第一电感线圈相对设置的第二电感线圈，当电流经过所述第一电阻输入所述变压器使后级电路开始工作时，所述第一电感线圈可以在交流电压或脉动式直流电压作用下使得相对设置的第二电感线圈感应生成感应电压。又例如，当所述第一电压为直流电压时，所述压控模块可以设置为包括微波感应模块，而所述响应模块可以设置为包括与所述微波感应模块对应设置的微波作用式电压生成模块，从而可以在直流电压作用下使得所述微波作用式电压生成模块生成所述感应电压。而所述控制电压则是当所述响应模块生成所述感应电压时，所述控制脚端对应存在的电压。

进一步需要说明的是，所述预设电压可以为一电压值趋于稳定的电压，可以是电压值处于一电压值范围的电压，还可以是电压状态的变化趋势符合预定趋势的电压，在实际操作过程中可以根据需要而自行设置，只要是满足预设需求的可用以在电流输入所述变压器使后级电路开始正常工作的电压都可以作为所述预设电压。

如图2所示，本申请实施例中的浪涌抑制电路在通过所述电压输出模块输出所述第一电压的短时间范围内，由于所述压控模块上并不存在满足使后级电路正常工作的预设电压，因此所述响应模块并不能生成所述感应电压，所述第一开关的控制脚上也就不存在相应的控制电压从而处于断开状态，电流则会经所述第一电阻输入所述变压器，从而对浪涌电流起到很好的抑制作用。而当所述电压输出模块输出所述第一电压一段时间后，后级电路工作趋于稳定，所述压控模块生成所述预设电压，从而使得所述响应模块对应生成所述感应电压，进一步使得所述第一开关的控制脚上存在相应的控制电压从而处于导通状态，电流则会绕过所述第一电阻而输入所述变压器，实现正常的电压输送。

可见，本申请实施例中的浪涌抑制电路可以通过串联设置的第一电阻、电压输出模块、变压器，以及抑制浪涌模块对电源电路中的浪涌电流进行抑制。所述抑制浪涌模块包括第二电阻、第一开关以及与所述压控模块对应设置的响应模块，当压控模块上存在预设电压时，所述响应模块可以对应生成感应电压。当所述第一开关处于控制脚上不存在与感应电压对应的控制电压的断开状态时，所述第一电压经所述第一电阻输送至所述变压器，在所述第一开关处于控制脚上存在所述控制电压的导通状态时，所述第一电压绕过所述第一电阻经所述第一开关输送至所述变压器。可见，本申请实施例中的浪涌抑制电路的结构简单，无需占用较大电器空间，并且能够实现浪涌抑制电路和正常负载电路根据电气情况的自动切换，因此具有良好的浪涌抑制效果和电器设备空间应用效果，适合于航空用电器设备的浪涌抑制应用。

再次需要说明的是，在实际操作过程中，可以通过多种方式以防止所述第一开关在导通时，电流避开变压器通路而流向所述响应模块所在通路，例如可以将所述第二电阻的电阻值设置为远大于所述变压器所在通路的负载电阻值，也可以采用单向开关1044与所述第一开关和所述响应模块串联，从而使得电流无法流向所述响应模块。可见，本申请实施例中的技术方案可以通过单向开关1044的设置使得电流无法流向所述响应模块，从而具有保证所述浪涌抑制电路的安全性和稳定性的技术效果。

进一步地，在本申请实施例的浪涌抑制电路中，可以在所述压控模块设置有第一电感线圈，且在所述响应模块中设置有与所述第一电感线圈相对设置的第二电感线圈时，进一步设置与所述第二电感线圈并联的电容模块1045，通过所述电容模块1045可以使得经所述第二电感线圈生成的感应电压更稳定。可见，本申请实施例中的技术方案还可以通过设置与所述第二电感线圈并联的电容模块，从而使得所述感应电压更加稳定，因此具有进一步保证所述浪涌抑制电路的电气稳定性的技术效果。

再进一步地，所述电容模块1045可包括第一电容和第二电容，所述第一电容的电容值属于第一预设电容范围；所述第二电容的电容值属于第二预设电容范围，所述第二预设电容范围中的每个电容值大于所述第一预设电容范围中的每个电容值。在实际操作时，所述第一电容的电容值可以设置为满足使得所述感应电压的电压值波动幅度保持在一阈值范围内，而所述第二电容的电容值可以设置为满足使得所述浪涌抑制电路收到减少受到高频干扰信号的几率。可见，本申请实施例可通过将所述电容模块设置为包括电容值较大的第一电容和电容值较小的第二电容，从而具有进一步保证感应电压的稳定性和降低电路受高频干扰信号几率的技术效果。

又进一步地，如图1所示，所述浪涌抑制电路还包括：

负载模块105，包括第五端和第六端，所述第五端与所述第二端连接，所述第六端与所述变压器的输出端连接；

第三电阻106，所述第三电阻106的一端与所述第五端连接，所述第三电阻的另一端接地；

第三电容107，与所述第三电阻106并联。

由于在实际操作过程中，变压器的输入电流是一个与输入电压同相位平滑的正弦波。当输入频率为360～800Hz时，输入电流会因相位超前而发生过零畸变。畸变后的输入电流总谐波含量(THD)会变得很大，从而使得电路中的各项电气指数难以满足相关的航空标准。产生过零畸变的直接因素包括多种，其中，造成过零畸变的最主要的原因是电路中的电流相位超前。因此，处理过零畸变的问题，关键在于减轻或消除电流相位超前的影响。而本申请实施例中的浪涌抑制电路中采用将电容与所述第三电阻并联的方式，从而抑制流向所述负载模块的电流发生畸变。可见，本申请实施例中的技术方案还具有防止电流发生畸变，进而提升电路的整体电气性能指标的技术效果。

可选地，本申请实施例中的所述第一电阻的电阻值为基于计算式获得，其中，C为所述电压输出模块中的滤波电容的电容量，u为施加在所述滤波电容上的电压值，t为电压施加时长，U为所述电压输出模块输出的电压值，K_MN为与M对应的电阻材料在与N对应的环境温度值相对于与(N-1)对应的环境温度值下的电阻值变化率，M和N为大于等于1的整数，p为环境温度变化范围中所测试的环境温度的数量。

需要进一步说明的是，由于本申请实施例中的浪涌抑制电路可用于航空设备的电源中，当航空设备由低空飞行状态进入到高空飞行状态或由高空飞行状态降落至低空飞行状态时存在着温差变化过程，而电阻在不同的温度变化下其阻值也存在相应的变化。因此，为了使本申请实施例的浪涌抑制电路起到更加精确的浪涌抑制效果，本申请实施例的技术方案还采用了如下方式以获得更优选的所述第一电阻的电阻值：

目前，针对航空领域电源的浪涌抑制标准如下：

当正常电压突然施加到待测物时，产生的冲击电源的峰值应小于：

从施压开始到3.0毫秒内，峰值电流小于9倍最大稳态电流；

从3.0毫秒到500毫秒内，峰值电流小于4倍最大稳态电流；

从500毫秒到2秒内，峰值电流小于2倍最大稳态电流。

而在实际操作过程中，由于所述电压输出模块中通常包含有整流器，而最大浪涌电流通常就是由所述整流器的滤波电容的充电电流所造成的，该充电电流可通过计算式：计算获得，其中，C为该滤波电容的电容量，u 为施加在该电容上的电压值，t为电压施加时长；基于上述航空领域电源的浪涌抑制标准可进一步基于计算式：计算得到所述第一电阻相应的可取电阻值范围，其中，U可为所述电压输出模块输出的电压值。

由于不同材料的电阻随温度变化的趋势不同，在本申请实施例的技术方案中首先根据大量实验获得不同材料在不同温度下的电阻值，然后根据温度的变化趋势和测试的温度范围获得与该材料相对应的基于前一温度下的电阻值变化率K_MN，其中，M为大于等于1的整数，用以表征不同的电阻材料，N为大于等于1的整数，用以对应于不同的温度值，例如，当取K₁₂时，表征碳膜电阻在15摄氏度的环境温度下相对于在13摄氏度的环境温度下的电阻值变化率，当该碳膜电阻在13摄氏度的环境温度下的电阻值为Z时，则在15摄氏度的环境温度下该碳膜电阻的电阻值为Z*K₁₂。

基于前述内容可确定，在本申请实施例的技术方案中，所述第一电阻的电阻值可以根据应用的航空设备大致飞行高度确认适用的环境温度变化范围，再根据该环境温度变化范围通过试验确认出其中的每个环境温度值相对于相邻的环境温度值的电阻变化率，确认出所述第一电阻在该环境温度变化范围内的电阻值范围，最后再取该电阻值范围的中间值或平均值。因此，本申请实施例中的所述第一电阻的电阻值计算方式可以为如下：

其中，p为所取环境温度变化范围中所测试的环境温度的数量。

通过上述计算式获得的第一电阻的电阻值可以保证本申请实施例的浪涌抑制电路能够获得满足高指标要求的浪涌抑制要求，因此具有提升浪涌抑制电路的浪涌抑制效果的技术效果。

再进一步地，本申请实施例中的技术方案还可以通过另一计算式提高计算出的所述第一电阻的精确度。

在本申请实施例的浪涌抑制电路中，流过所述第一电阻的电流i的值可以通过计算式计算获得，其中，U为所述电压输出模块输出的电压值，t为电压输出时间，r可以为所述第一电阻的电阻值，C为所述电压输出模块中的滤波电容的电容量，e为自然对数的底数。根据上述电流i的计算式，可以基于航空领域电源的浪涌抑制标准而计算获得相应的电阻r，例如，将代入9倍最大负载稳态电流计算得到r的值则可以作为所述第一电阻的值。

例如：当所述电压输出模块输出的电压为115V400Hz,电源额定功率100W，转换效率80％，则可以首先计算额定负载输入电流i＝100/0.8/115＝1.08A，再计算得到最大浪涌电流为i＝1.08*9＝9.78A，将i＝9.78A代入计算式中，通过换算得到：当时间无限小近似为0时，就是e⁰为1，由此可计算得到较精确的所述第一电阻的电阻值。

由此可见，本申请实施例中的浪涌抑制电路可以通过串联设置的第一电阻、电压输出模块、变压器，以及抑制浪涌模块对电源电路中的浪涌电流进行抑制。所述抑制浪涌模块包括第二电阻、第一开关以及与所述压控模块对应设置的响应模块，当压控模块上存在预设电压时，所述响应模块可以对应生成感应电压。当所述第一开关处于控制脚上不存在与感应电压对应的控制电压的断开状态时，所述第一电压经所述第一电阻输送至所述变压器，在所述第一开关处于控制脚上存在所述控制电压的导通状态时，所述第一电压绕过所述第一电阻经所述第一开关输送至所述变压器。可见，本申请实施例中的浪涌抑制电路的结构简单，无需占用较大电器空间，并且能够实现浪涌抑制电路和正常负载电路根据电气情况的自动切换，因此具有良好的浪涌抑制效果和电器设备空间应用效果，适合于航空用电器设备的浪涌抑制应用。

本申请实施例至少还具有如下技术效果或优点：

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种浪涌抑制电路，其特征在于，包括：

第一电阻，包括第一端与第二端；

电压输出模块，与所述第一端连接，用以输出第一电压；

变压器，与所述第二端连接，包括压控模块；

2.如权利要求1所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述抑制浪涌模块还包括：

3.如权利要求1所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述抑制浪涌模块还包括：

所述压控模块包括第一电感线圈；

4.如权利要求3所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述电容模块包括：

第一电容，所述第一电容的电容值属于第一预设电容范围；

5.如权利要求2所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述电压输出模块具体为脉动直流电压输出模块。

6.如权利要求1所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述浪涌抑制电路还包括：

第三电容，与所述第三电阻并联。

7.如权利要求1所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述第一开关具体为晶闸管。

8.如权利要求1所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述第一电阻的电阻值为基于计算式获得，其中，C为所述电压输出模块中的滤波电容的电容量，u为施加在所述滤波电容上的电压值，t为电压施加时长，U为所述电压输出模块输出的电压值，K_MN为与M对应的电阻材料在与N对应的环境温度值相对于与(N-1)对应的环境温度值下的电阻值变化率，M和N为大于等于1的整数，p为环境温度变化范围中所测试的环境温度的数量。

9.如权利要求1所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述第一电阻的电阻值为基于计算式获得其中，U为所述电压输出模块输出的电压值，t为电压输出时间，r为所述第一电阻的电阻值，C为所述电压输出模块中的滤波电容的电容量，e为自然对数的底数。

10.如权利要求4所述的浪涌抑制电路，其特征在于，所述第一预设电容范围以及所述第二预设电容范围中的每个电容值属于1nF至10nF。