CN210724199U - 一种直流双输入电源浪涌抑制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流双输入电源浪涌抑制电路，包括两路直流电源、输入滤波电路、隔离电路、共模浪涌抑制电路、降压电路和输出滤波电路，两路直流电源分别经一个输入滤波电路后连接至隔离电路的输入端，隔离电路用于隔离两路电源输入、对差模浪涌电流进行防护并输出一路直流电源输出，隔离电路的输出端连接共模浪涌抑制电路，共模浪涌抑制电路用于对共模浪涌电流进行抑制，共模浪涌抑制电路的输出端连接降压电路，降压电路的输出端连接输出滤波电路，输出滤波电路用于对电压进行滤波处理。本实用新型采用双电源输入，分别对差模和共模浪涌电流进行抑制，提高了电路的稳定性和安全性。

Description

一种直流双输入电源浪涌抑制电路

技术领域

本实用新型涉及以太网交换机电源设计，特别涉及一种直流双输入电源浪涌抑制电路。

背景技术

浪涌电流是电气设备在接通瞬间的电流特性，指电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。浪涌电流会产生电源输入熔断器熔断、机械开关或断路器粘连失效、插入插座时产生打火现象、电源前端接入的整流桥容易被击穿损坏、电网波形瞬间下跌等现象，而这些现象会给电源厂商和用户带来很多麻烦，尤其是在需要可靠性和安全性较高的场合，为了避免这类现象的发生，工程中通常采取一些方法对浪涌电流进行抑制处理。

现有技术中，主要采用以下方法抑制浪涌电流：

(1)、串联温度系数热敏电阻：上电时利用温度系数限制浪涌电流，这种方法相对比较简单，但是由于受自身发热及热启动特性差的限制，这种方法一般只适用于500W以下并且对电源的使用要求不高的场合；

(2)、电磁继电器式：电源上电经一定延时后电磁继电器的触点将限流电阻短路，缺点是体积大，吸合时产生噪音大、继电器触点寿命短、耐冲击振动性差；

(3)、固态继电器式：用可控硅代替机械触点，缺点是外围电路较繁琐，双向可控漏电流大，因此也不能有效控制浪涌电流。

浪涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。浪涌保护器的基本元件包括瞬变二极管、自恢复保险丝、气体放电管和压敏电阻。

实用新型内容

技术目的：针对现有技术中对浪涌电流抑制不到位以及单电源容易掉电的问题，本实用新型提出了一种直流双输入电源浪涌抑制电路，对浪涌电流进行抑制，且达到双电源输入的效果，保证在一路电源掉电时，另一路正常工作。

技术方案：一种直流双输入电源浪涌抑制电路，其特征在于，包括两路直流电源、输入滤波电路、隔离电路、共模浪涌抑制电路、降压电路和输出滤波电路，两路直流电源分别经一个输入滤波电路后连接至隔离电路的输入端，隔离电路用于隔离两路电源输入、对差模浪涌电流进行防护并输出一路直流电源输出，隔离电路的输出端连接共模浪涌抑制电路，共模浪涌抑制电路用于对共模浪涌电流进行抑制，共模浪涌抑制电路的输出端连接降压电路，降压电路的输出端连接输出滤波电路，输出滤波电路用于对电压进行滤波处理。

优选地，所述隔离电路包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第一整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管、第五整流二极管和第一电容；

其中第一压敏电阻一端连接到第一整流二极管的正极，第一整流二极管的负极连接到第一电容的正极，第一压敏电阻另一端连接到第三整流二极管的负极，第三整流二极管的正极连接到第一电容的负极，第二压敏电阻一端连接到第四整流二极管的负极，第四整流二极管的正极连接到第一电容的负极，第二压敏电阻另一端连接到第五整流二极管的正极，第五整流二极管的负极连接到第一电容的正极；

其中第一压敏电阻与第一整流二极管的公共端连接到第一路直流电源经输入滤波电路后的正输出端，第一压敏电阻与第三整流二极管的公共端连接到第一路直流电源经输入滤波电路后的负输出端，第二压敏电阻与第五整流二极管的公共端连接到第二路直流电源经输入滤波电路后的正输出端，第二压敏电阻与第四整流二极管的公共端连接到第二路直流电源经输入滤波电路后的负输出端，第一电容的正、负极输出端作为一路直流电源输出连接到共模浪涌抑制电路的输入端。

优选地，所述共模浪涌抑制电路包括第二电感、第一电阻、第二电阻、第一气体放电管、第二气体放电管、第二电容和第三电容；

其中第二电感的一侧线圈一端经第一电阻、第一气体放电管连接到第二电感的同侧线圈另一端，第二电感的另一侧线圈一端经第二气体放电管、第二电阻连接到第二电感的同侧线圈另一端，第一气体放电管和第二电感的公共端、第二电阻和第二电感的公共端和第二电容、第三电容并联；

其中第二电感与第一电阻的公共端连接到隔离电路的正输出端，第二电感与第二气体放电管的公共端连接到隔离电路的负输出端，第二电容的正、负极输出端分别作为共模浪涌抑制电路的正输出端、负输出端连接到降压电路的输入端。

优选地，所述两路输入滤波电路结构相同，包括第二Y电容、第三Y电容和第一保险丝；

其中第二Y电容一端连接到第一保险丝，另一端连接到第三Y电容并接保护地；

第二Y电容与第一保险丝的公共端连接到电源入口连接器的一路直流电源的正输出端，第三Y电容另一端连接到电源入口连接器的一路直流电源的负输出端，并作为输入滤波电路的负输出端，与第一保险丝另一端作为输入滤波电路的正输出端，连接到隔离电路。

优选地，所述降压电路包括型号为WLD50-48S12的直流电源转换芯片、第一Y电容和第四Y电容；

其中直流电源转换芯片的1引脚经第一Y电容连接到6引脚，2引脚经第四Y电容连接到5引脚；

其中直流电源转换芯片的1、2引脚连接到共模浪涌抑制电路的输出端，5、6引脚作为降压电路的输出端连接到输出滤波电路的输入端。

优选地，所述输出滤波电路包括第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电感和TVS二极管；

其中第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第一电感构成π型滤波器，且第五电容、第六电容、第七电容、第八电容另一端接地，第八电容与TVS二极管、第四电容并联；

其中第五电容两端连接降压电路的输出端，第四电容的正极作为输出滤波电路的正输出端。

优选地，输入两路24V的直流，经过所述输入滤波电路、隔离电路、共模浪涌抑制电路、降压电路和输出滤波电路，输出的是一路12V的直流。

有益效果：本实用新型具有以下优点：

(1)、本实用新型采用双电源输入，保证在一路电源掉电时，另一路正常工作，提高了电路的稳定性；

(2)、本实用新型在不同的电路模块中分别对差模浪涌电流和共模浪涌电流进行抑制，提高了抑制浪涌电流的有效性和电路的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的电路总体框架图；

图2是本实用新型的直流双输入电源浪涌抑制电路；

图3是本实用新型的直流转换滤波电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，一种直流双输入电源浪涌抑制电路，包括两路直流电源、输入滤波电路、隔离电路、共模浪涌抑制电路、降压电路和输出滤波电路，两路直流电源分别经一个输入滤波电路后连接至隔离电路的输入端，隔离电路用于隔离两路电源输入、对差模浪涌电流进行防护并输出一路直流电源输出，隔离电路的输出端连接共模浪涌抑制电路，共模浪涌抑制电路用于对共模浪涌电流进行抑制，共模浪涌抑制电路的输出端连接降压电路，降压电路的输出端连接输出滤波电路，输出滤波电路用于对电压进行滤波处理。

具体电路如图2、3所示。

所述隔离电路包括第一压敏电阻RV1、第二压敏电阻RV2、第一整流二极管D1、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5和第一电容C1。

其中第一压敏电阻RV1一端连接到第一整流二极管D1的正极，第一整流二极管D1的负极连接到第一电容C1的正极，第一压敏电阻RV1另一端连接到第三整流二极管D3的负极，第三整流二极管D3的正极连接到第一电容C1的负极，第二压敏电阻RV2一端连接到第四整流二极管D4的负极，第四整流二极管D4的正极连接到第一电容C1的负极，第二压敏电阻RV2另一端连接到第五整流二极管D5的正极，第五整流二极管D5的负极连接到第一电容c1的正极。

其中第一压敏电阻RV1与第一整流二极管D1的公共端连接到第一路直流电源经输入滤波电路后的正输出端PWR1+，第一压敏电阻RV1与第三整流二极管D3的公共端连接到第一路直流电源经输入滤波电路后的负输出端PWR1-，第二压敏电阻RV2与第五整流二极管D5的公共端连接到第二路直流电源经输入滤波电路后的正输出端PWR2+，第二压敏电阻RV2与第四整流二极管D4的公共端连接到第二路直流电源经输入滤波电路后的负输出端PWR2-，第一电容C1的正、负极输出端作为一路直流电源输出连接到共模浪涌抑制电路的输入端。

其中第一整流二极管D1、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4和第五整流二极管 D5将两路直流电源输入进行隔离，同时还能起到防电源正负接反的目的，第一电容C1起到储能、滤波的作用，第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2对差模浪涌电流进行防护。

压敏电阻是浪涌保护器的基本元件，它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好，通流容量大，常态泄漏电流小，残压低，对瞬时过电压响应时间快，无续流。

所述共模浪涌抑制电路包括第二电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一气体放电管 A1、第二气体放电管A2、第二电容C2和第三电容C3。

其中第二电感L2的一侧线圈一端经第一电阻R1、第一气体放电管A1连接到第二电感L2 的同侧线圈另一端，第二电感L2的另一侧线圈一端经第二气体放电管A2、第二电阻R2连接到第二电感L2的同侧线圈另一端，第一气体放电管A1和第二电感L2的公共端、第二电阻 R2和第二电感L2的公共端和第二电容C2、第三电容C3并联。

其中第二电感L2与第一电阻R1的公共端连接到隔离电路的正输出端，第二电感L2与第二气体放电管A2的公共端连接到隔离电路的负输出端，第二电容c2的正、负极输出端分别作为共模浪涌抑制电路的正输出端L1、负输出端N1连接到降压电路的输入端。

当产生共模浪涌时，共模电感L2线圈两端形成几伏特的高压，瞬间将气体放电管击穿，形成短路，这时电阻发挥作用，将能量消耗，使线圈两端电压下降到0伏，达到防护目的；之后第二电容C2进行储能、滤波，第三电容C3滤波。

所述两路输入滤波电路结构相同，包括第二Y电容CY2、第三Y电容CY3和第一保险丝 F1；

其中第二Y电容CY2一端连接到第一保险丝F1，另一端连接到第三Y电容CY3并接保护地；

第二Y电容CY2与第一保险丝F1的公共端连接到电源入口连接器J1的一路直流电源的正输出端，第三Y电容CY3另一端连接到电源入口连接器J1的一路直流电源的负输出端，并作为输入滤波电路的负输出端，与第一保险丝F1另一端作为输入滤波电路的正输出端，连接到隔离电路。

其中，第二Y电容CY2、第三Y电容CY3起滤波作用，抑制共模干扰；第一保险丝F1用于慢熔断，起过载保护作用。

所述降压电路包括直流电源转换芯片U1、第一Y电容CY1和第四Y电容CY4；

其中直流电源转换芯片U1的1引脚经第一Y电容CY1连接到6引脚，2引脚经第四Y电容CY4连接到5引脚；

其中直流电源转换芯片U1的1、2引脚连接到共模浪涌抑制电路的输出端，5、6引脚作为降压电路的输出端连接到输出滤波电路的输入端。

其中直流电源转换芯片U1的型号为WLD50-48S12，24V输入，12V输出，输入输出隔离， 3000Vdc隔离耐压。

所述输出滤波电路包括第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容c7、第八电容C8、第一电感L1和TVS二极管D2；

其中第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第一电感L1构成π型滤波器，且第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8另一端接地，第八电容c8 与TVS二极管D2、第四电容C4并联；

其中第五电容C5两端连接降压电路的输出端，第四电容C4的正极作为输出滤波电路的正输出端。

其中第四电容C4为储能电容，TVS二极管D2对瞬态电压进行抑制。

TVS瞬态二极管是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

本实用新型中，所述电源入口连接器J1的1、2引脚为第一路DC24V输出，3引脚接保护地，4、5引脚为第二路DC24V输出。

本实用新型中，输入两路24V的直流，经过所述输入滤波电路、隔离电路、共模浪涌抑制电路、降压电路和输出滤波电路，输出的是一路12V的直流。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种直流双输入电源浪涌抑制电路，其特征在于，包括两路直流电源、输入滤波电路、隔离电路、共模浪涌抑制电路、降压电路和输出滤波电路，两路直流电源分别经一个输入滤波电路后连接至隔离电路的输入端，隔离电路用于隔离两路电源输入、对差模浪涌电流进行防护并输出一路直流电源输出，隔离电路的输出端连接共模浪涌抑制电路，共模浪涌抑制电路用于对共模浪涌电流进行抑制，共模浪涌抑制电路的输出端连接降压电路，降压电路的输出端连接输出滤波电路，输出滤波电路用于对电压进行滤波处理。

2.根据权利要求1所述的一种直流双输入电源浪涌抑制电路，其特征在于，所述隔离电路包括第一压敏电阻(RV1)、第二压敏电阻(RV2)、第一整流二极管(D1)、第三整流二极管(D3)、第四整流二极管(D4)、第五整流二极管(D5)和第一电容(C1)；

其中第一压敏电阻(RV1)一端连接到第一整流二极管(D1)的正极，第一整流二极管(D1)的负极连接到第一电容(C1)的正极，第一压敏电阻(RV1)另一端连接到第三整流二极管(D3)的负极，第三整流二极管(D3)的正极连接到第一电容(C1)的负极，第二压敏电阻(RV2)一端连接到第四整流二极管(D4)的负极，第四整流二极管(D4)的正极连接到第一电容(C1)的负极，第二压敏电阻(RV2)另一端连接到第五整流二极管(D5)的正极，第五整流二极管(D5)的负极连接到第一电容(C1)的正极；

其中第一压敏电阻(RV1)与第一整流二极管(D1)的公共端连接到第一路直流电源经输入滤波电路后的正输出端(PWR1+)，第一压敏电阻(RV1)与第三整流二极管(D3)的公共端连接到第一路直流电源经输入滤波电路后的负输出端(PWR1-)，第二压敏电阻(RV2)与第五整流二极管(D5)的公共端连接到第二路直流电源经输入滤波电路后的正输出端(PWR2+)，第二压敏电阻(RV2)与第四整流二极管(D4)的公共端连接到第二路直流电源经输入滤波电路后的负输出端(PWR2-)，第一电容(C1)的正、负极输出端作为一路直流电源输出连接到共模浪涌抑制电路的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种直流双输入电源浪涌抑制电路，其特征在于，所述共模浪涌抑制电路包括第二电感(L2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一气体放电管(A1)、第二气体放电管(A2)、第二电容(C2)和第三电容(C3)；

其中第二电感(L2)的一侧线圈一端经第一电阻(R1)、第一气体放电管(A1)连接到第二电感(L2)的同侧线圈另一端，第二电感(L2)的另一侧线圈一端经第二气体放电管(A2)、第二电阻(R2)连接到第二电感(L2)的同侧线圈另一端，第一气体放电管(A1)和第二电感(L2)的公共端、第二电阻(R2)和第二电感(L2)的公共端和第二电容(C2)、第三电容(C3)并联；

其中第二电感(L2)与第一电阻(R1)的公共端连接到隔离电路的正输出端，第二电感(L2)与第二气体放电管(A2)的公共端连接到隔离电路的负输出端，第二电容(C2)的正、负极输出端分别作为共模浪涌抑制电路的正输出端(L1)、负输出端(N1)连接到降压电路的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种直流双输入电源浪涌抑制电路，其特征在于，所述两路输入滤波电路结构相同，包括第二Y电容(CY2)、第三Y电容(CY3)和第一保险丝(F1)；

其中第二Y电容(CY2)一端连接到第一保险丝(F1)，另一端连接到第三Y电容(CY3)并接保护地；

第二Y电容(CY2)与第一保险丝(F1)的公共端连接到电源入口连接器(J1)的一路直流电源的正输出端，第三Y电容(CY3)另一端连接到电源入口连接器(J1)的一路直流电源的负输出端，并作为输入滤波电路的负输出端，与第一保险丝(F1)另一端作为输入滤波电路的正输出端，连接到隔离电路。

5.根据权利要求1所述的一种直流双输入电源浪涌抑制电路，其特征在于，所述降压电路包括型号为WLD50-48S12的直流电源转换芯片(U1)、第一Y电容(CY1)和第四Y电容(CY4)；

其中直流电源转换芯片(U1)的1引脚经第一Y电容(CY1)连接到6引脚，2引脚经第四Y电容(CY4)连接到5引脚；

其中直流电源转换芯片(U1)的1、2引脚连接到共模浪涌抑制电路的输出端，5、6引脚作为降压电路的输出端连接到输出滤波电路的输入端。

6.根据权利要求1所述的一种直流双输入电源浪涌抑制电路，其特征在于，所述输出滤波电路包括第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第一电感(L1)和TVS二极管(D2)；

其中第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)和第一电感(L1)构成π型滤波器，且第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)另一端接地，第八电容(C8)与TVS二极管(D2)、第四电容(C4)并联；

其中第五电容(C5)两端连接降压电路的输出端，第四电容(C4)的正极作为输出滤波电路的正输出端。

7.根据权利要求1所述的一种直流双输入电源浪涌抑制电路，其特征在于，输入两路24V的直流，经过所述输入滤波电路、隔离电路、共模浪涌抑制电路、降压电路和输出滤波电路，输出的是一路12V的直流。

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