CN208094183U

CN208094183U - 具有浪涌抑制的预稳压电路

Info

Publication number: CN208094183U
Application number: CN201820289161.0U
Authority: CN
Inventors: 邰永红
Original assignee: China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Current assignee: China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2018-11-13
Anticipated expiration: 2028-03-01

Abstract

本实用新型公开了一种具有浪涌抑制的预稳压电路，包含串联的过压嵌位和冲击电流抑制电路、BOOST升压电路，过压嵌位和冲击电流抑制电路包含自举升压驱动电路、嵌位电路、MOS管Q1和MOS管Q5，自举升压驱动电路用于在输入电压为欠压时导通MOS管Q1和MOS管Q5使输入电压直接进入BOOST升压电路进行升压，在输入电压出现过压浪涌和瞬态尖峰时，控制MOS管Q5的G端、S端电压上升速率，同时启动嵌位电路进行抑制。本发实用新型具有抑制航空器供电电源过欠压浪涌等功能，同时具有上电冲击电流抑制功能，使后端二次电源转换电路工作稳定、可靠。

Description

具有浪涌抑制的预稳压电路

技术领域

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，需要二次电源对航空器供电电源的正常过压浪涌有调整功能，同时具备上电启动冲击电流抑制功能。对于28V直流电源供电系统负载转换、调节器校正动作等正常工作时造成的过压浪涌和电压波动，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中断。

为了上述功能，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，实现中高频浪涌尖峰电压的抑制，其缺陷是对低频浪涌电压的抑制能较低，需要附加输入端过压保护电路，此外，机载供电母线对电源输入上电冲击电流有要求，输入电压的波动对后端DC-DC模块会产生冲击，影响 DC-DC模块可靠性，增加维护成本。

鉴于过压浪涌、上电冲击电流要求，因此，如何限制过压浪涌、上电冲击电流和电压波动的危害成为机载用电设备设计时必须面对的问题。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种具有浪涌抑制的预稳压电路，能抑制过压浪涌、上电冲击和电压波动对用电设备的影响，同时在正常输入电压范围内，对整个机载电子设备电源转换效率影响极小，提高了用电设备的整体供电兼容性能。

本实用新型的发明目的通过以下技术方案实现：

一种具有浪涌抑制的预稳压电路，包含串联的过压嵌位和冲击电流抑制电路、BOOST升压电路，其特征在于过压嵌位和冲击电流抑制电路包含自举升压驱动电路、嵌位电路、MOS管Q1和MOS管Q5，自举升压驱动电路用于在输入电压为欠压时导通MOS管Q1和MOS管Q5使输入电压直接进入BOOST升压电路进行升压，在输入电压出现过压浪涌和瞬态尖峰时，控制MOS管Q5的G端、S端电压上升速率，同时启动嵌位电路进行抑制。

附图说明

图1为本实用新型一种具有浪涌抑制的预稳压电路的结构示意图；

图2为自举升压驱动电路的结构示意图；

图3为嵌位电路的结构示意图；

图4为同步整流驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具有浪涌抑制的预稳压电路，包含串联的过压嵌位和冲击电流抑制电路、 BOOST升压电路(如图1)，其中过压嵌位和冲击电流抑制电路主要由自举升压驱动电路、嵌位电路和两只N沟道MOSFET(MOS管Q1、MOS管Q5)等组成，其中MOS管Q5同时具有上电冲击电流抑制功能，

过压嵌位和冲击电流抑制电路中自举升压驱动电路由555定时器(IC1)构成的信号发生电路和自举升压电路构成，如图2所示，主要是提供输入正线上 MOS管Q1、MOS管Q5驱动功能，使其在欠压和正常输入范围处于直通状态。

其中MOS管Q1的D端、电容C1和二极管V1的一端连接到输入端正 (VIN)，二极管V1、电容C1以及电容C2的另一端连接到输入负(GND)， MOS管Q1的S端和二极管V2的阳极、MOS管Q5的D端连接，MOS管Q5 的S端和二极管V13的阳极以及自举升压驱动电路中二极管V9的阳极连接，作为下一级BOOST升压电路输入端正(VIN_BOOST)，自举升压电路中电阻 R1的一端和二极管V2的阴极连接到MOS管Q1的G端，自举升压电路中电阻 R5的一端和V13的阴极连接到MOS管Q5的G端，自举升压电路中二极管V3 的阳极连接到同步整流BOOST升压集成电路IC2的INTV_CC脚17，二极管V3 的阴极和电阻R3的一端连接到555定时器IC1的RESET脚4和V_CC脚8。电阻R3的另一端连接到555定时器IC1的DISCH脚7和电阻R2的一端，电阻 R2的另一端连接到555定时器IC1的TRIG脚2、THRES脚6和电容C6的一端，电容C2的另一端连、电容C4的一端和555定时器IC1的GND脚1均接输入负(均接地)，电容C4的另一端接到555定时器IC1的CONT脚5，555 定时器IC1的OUT脚3连接到电容C5的一端，电容C5的另一端、二极管V4 的阴极和二极管V5的阳极相连，二极管V4的阳极、二极管V6的阴极和电容 C7的一端相连，电容C7另一端、电阻R1的另一端和V5的阴极相连，555定时器IC1的OUT脚3连接到电容C13的一端，电容C13的另一端、二极管V8 的阴极和二极管V7的阳极相连，二极管V8的阳极、二极管V7的阴极和电容 C12的一端相连，电容C12另一端、电阻R5的另一端和V9的阴极相连。

过压嵌位和冲击电流抑制电路如图3所示，主要功能是在过压时把驱动电压嵌位在一定电压范围内，使过压嵌位电路输出电压保持在正常电压范围内，保证后级DC-DC电源模块能够稳定正常工作；此外MOS管Q5在上电启动时，控制G端、S端电压上升速率，达到上电冲击电流抑制功能。

二极管V11的阳极连接到输入正，二极管V11的阴极连接到电阻R7的一端，电阻R7的另一端接运算放大器的同相输入端与电阻R4的一端，电阻R4 的另一端接地，二极管V10的阳极接同步整流BOOST升压集成电路IC2的 17脚，二极管V10的阴极接运算放大器IC3的V_CC端8，电阻R6的一端连接到三极管T1的基极和电阻R11、电阻R12的一端，电阻R6的另一端连接运算放大器IC3的输出端1，运算放大器IC3的GND脚4、电阻R11的另一端及三极管T1的发射极和地相连，三极管T1的集电极与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与二极管V14的阳极相连，二极管V14的阴极与MOS管 Q1的G相连，电阻R12另一端和电阻R13的一端及三极管T2的基极相连， R13电阻的另一端及三极管T2的发射极与地相连，电阻R15的一端和三极管 T2的集电极相连，电阻R15的另一端与二极管V15的阳极相连。

BOOST升压电路由BOOST升压拓扑和具有100％占空比的同步整流 BOOST升压集成电路IC2及其外围电阻电容构成。其中BOOST升压拓扑由输入电容C2、电感L1、续流MOS管Q2、开关MOS管Q3、开关MOS管 Q4、输出电容C3构成。

具体连接方式：二极管V12的阳极、电感L1的一端、电容C2的一端连接到BOOST升压电路输入正，电容C2的另一端连接输入负(GND)，同步整流BOOST升压集成电路IC2的VBIAS脚19连接到二极管V12的阴极，电感L1的另一端与MOS管Q2的S端、MOS管Q3的D端连接，MOS管Q2 的D端与电容C3的一端相连，MOS管Q3的S端与MOS管Q4的S端相连，MOS管Q4的D端和电容C3的另一端与输出负相连(GND)，同步整流 BOOST升压集成电路IC2的TG脚14与MOS管Q2的G端相连，同步整流 BOOST升压集成电路IC2的BG脚16与MOS管Q3、Q4的G端相连，同步整流BOOST升压集成电路IC2的VFB脚10与电阻R9、R8的端相连，电阻 R9的另一端与输出正相连，电阻R8的另一端、电容C8、C9、C10、C11一端以及同步整流BOOST升压集成电路IC2的FREQ脚3、GND脚4与输出负 (GND)相连。电容C10的另一端与同步整流BOOST升压集成电路IC的INTV_CC脚17相连，电容C11的另一端与同步整流BOOST升压集成电路IC2 的SS脚7相连，电容C8的另一端与电阻R10的一端相连，电容C9的另一端、电阻R10的另一端与同步整流BOOST升压集成电路IC2的ITH脚11相连。

在整个过欠压浪涌控制电路结构中，改进BOOST升压电路和过压嵌位电路是串联关系，过压嵌位电路在改进的BOOST升压电路的前级，在出现过压浪涌和瞬态尖峰时，由前级过压嵌位电路进行抑制，第一级后的电压再经过后级改进BOOST升压电路中电感、直通的N沟道MOSFET(Q2)以及后端电容滤波，然后输出。欠压浪涌时，过压嵌位电路中N沟道MOSFET(Q1)处于直通状态，启动后端改进BOOST升压电路进行升压输出，在正常输入电压范围时，过压嵌位电路和改进BOOST升压电路中Q1和Q2都处于直通状态， Q3和Q4处于关闭状态，因而对效率影响很小。此外如果输入端正负电源接反时，使Q1、Q2、Q3和Q4的无驱动电压，进而在输入端接反上电后，使后端电路与输入电源保持断路状态，最终实现防反接保护功能。

555定时器IC1和同步整流BOOST升压集成电路IC2均为市场上有售产品，在本实施例中，同步整流BOOST升压集成电路IC2为linear公司的LTC3769，运算放大器IC3为LM158对于本领域的技术人员来说，可以选用具有相同功能的其它555定时器和同步整流BOOST升压集成电路来进行替代。

Claims

1.一种具有浪涌抑制的预稳压电路，包含串联的过压嵌位和冲击电流抑制电路、BOOST升压电路，其特征在于过压嵌位和冲击电流抑制电路包含自举升压驱动电路、嵌位电路、MOS管Q1和MOS管Q5，自举升压驱动电路用于在输入电压为欠压时导通MOS管Q1和MOS管Q5使输入电压直接进入BOOST升压电路进行升压，在输入电压出现过压浪涌和瞬态尖峰时，控制MOS管Q5的G端、S端电压上升速率，同时启动嵌位电路进行抑制。

2.根据权利要求1所述的一种具有浪涌抑制的预稳压电路，其特征在于所述自举升压驱动电路中电阻R1的一端连接到MOS管Q1的G端，电阻R5的一端连接到MOS管Q5的G端，二极管V3的阳极连接到BOOST升压电路，二极管V3的阴极和电阻R3的一端连接到555定时器IC1的RESET脚和VCC脚，电阻R3的另一端连接到555定时器IC1的DISCH脚和电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接到555定时器IC1的TRIG脚、THRES脚和电容C6的一端，电容C2的另一端连、电容C4的一端和555定时器IC1的GND脚均接输入负，电容C4的另一端接到555定时器IC1的CONT脚，555定时器IC1的OUT脚连接到电容C5的一端，电容C5的另一端、二极管V4的阴极和二极管V5的阳极相连，二极管V4的阳极、二极管V6的阴极和电容C7的一端相连，电容C7另一端、电阻R1的另一端和二极管V5的阴极相连，555定时器IC1的OUT脚连接到电容C13的一端，电容C13的另一端、二极管V8的阴极和二极管V7的阳极相连，二极管V8的阳极、二极管V7的阴极和电容C12的一端相连，电容C12另一端、电阻R5的另一端和二极管V9的阴极相连。

3.根据权利要求1所述的一种具有浪涌抑制的预稳压电路，其特征在于所述嵌位电路中二极管V11的阳极连接到输入正，二极管V11的阴极连接到电阻R7的一端，电阻R7的另一端接运算放大器IC3的同相输入端与电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，二极管V10的阳极接BOOST升压电路，二极管V10的阴极接运算放大器IC3的V_CC脚，电阻R6的一端连接到三极管T1的基极和电阻R11、电阻R12的一端，电阻R6的另一端连接运算放大器IC3的输出端，运算放大器IC3的GND脚、电阻R11的另一端及三极管T1的发射极和地相连，三极管T1的集电极与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与二极管V14的阳极相连，二极管V14的阴极与MOS管Q1的G端相连，电阻R12的另一端和R13电阻的一端及三极管T2的基极相连，R13电阻的另一端及三极管T2的发射极与地相连，电阻R15的一端和三极管T2的集电极相连，电阻R15的另一端与二极管V15的阳极相连。

4.根据权利要求1所述的一种具有浪涌抑制的预稳压电路，其特征在于所述BOOST升压电路中二极管V12的阳极、电感L1的一端、电容C2的一端连接到输入正，电容C2的另一端连接输入负GND，同步整流BOOST升压集成电路IC2的VBIAS脚脚连接到二极管V12的阴极，电感L1的另一端与MOS管Q2的S端、MOS管Q3的D端连接，MOS管Q2的D端与电容C3的一端相连，MOS管Q3的S端与MOS管Q4的S端相连，MOS管Q4的D端和电容C3的另一端与输出负相连GND，同步整流BOOST升压集成电路IC2的TG脚与MOS管Q2的G端相连，同步整流BOOST升压集成电路IC2的BG脚与MOS管Q3、Q4的G端相连，同步整流BOOST升压集成电路IC2的VFB脚与电阻R9、R8的端相连，电阻R9的另一端与输出正相连，电阻R8的另一端、电容C8、C9、C10、C11一端以及同步整流BOOST升压集成电路IC2的FREQ脚、GND脚与输出负相连,电容C10的另一端与同步整流BOOST升压集成电路IC2的INTV_CC脚相连，电容C11的另一端与同步整流BOOST升压集成电路IC2的SS脚相连，电容C8的另一端与电阻R10的一端相连，电容C9的另一端、电阻R10的另一端与同步整流BOOST升压集成电路IC2的ITH脚相连。