CN219067843U - 一种具有过压关断功能的直流浪涌保护模块 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种具有过压关断功能的直流浪涌保护模块，包括大功率场效应管电路、基准电源电路、电压放大电路、电压钳位电路、保护电路，还包括过压监控电路。通过过压监控电路的设置，对于80V的输入电压，输出稳定，对于100V以上的输入电压，输出关断，实现过压关断功能，从而避免模块及后级电路受高压冲击而损坏。
Description
技术领域
本申请涉及一种具有过压关断功能的直流浪涌保护模块，用于飞机、舰船、车辆等领域直流用电设备的电源输入保护，属于直流供电技术领域。
背景技术
飞机、舰船、车辆等领域直流供电系统中，由于发动机起动、开关或者负载接入切换等原因，容易产生过压电涌。特别地，在多电源系统中，由于电源切换原因，也容易产生过压或欠压电涌。如果不有效抑制过高的瞬态浪涌电压，会损伤用电设备电子器件。浪涌保护模块位于用电设备电源输入前端，当过压浪涌发生时能将电压钳位在用电设备允许的输入电压范围内。
目前的浪涌保护模块只在浪涌发生时将电压钳位在用电设备允许的输入电压范围内，比如80V浪涌电压输入时将输出电压钳位在36V，然而在使用中常有更大范围的电压输入，比如，当电压输入超出100V时，如果不将输出电压关断，模块及后级电路容易受高压冲击而损坏。
实用新型内容
本申请要解决的技术问题是浪涌保护模块在电压输入超出100V时，如果不将输出电压关断，模块及后级电路容易受高压冲击而损坏的问题。
为了解决上述技术问题，本申请的技术方案是提供了一种具有过压关断功能的直流浪涌保护模块，包括大功率场效应管电路、基准电源电路、电压放大电路、电压钳位电路、保护电路，还包括过压监控电路；
所述大功率场效应管电路串联于电源输入主通道上，大功率场效应管电路的漏极接电源输入端VIN+、源极接电源输出端VOUT+、栅极接于电压钳位电路的输出端；
所述基准电源电路的一端接电源输入端VIN+，一端接电压放大电路，第三端接输入电源负端VIN-；
所述电压放大电路一端接基准电源电路输出端，另一端接电压钳位电路的输入；
所述电压钳位电路一端接电压放大电路，电压钳位电路的输出端接大功率场效应管电路的栅极，第三端接输入电源负端VIN-；
所述保护电路一端接大功率场效应管电路的栅极及电压钳位电路的输出端，另一端接大功率场效应管电路的源极；
所述过压监控电路输入端接电源输入端VIN+，输出端接大功率场效应管电路的栅极、电压钳位电路的输出端及保护电路。
优选的，所述大功率场效应管电路由一个或多个N沟道功率场效应管并联组成，通过功率场效应管的并联，最大输出电流为20A～40A。
优选的，电压钳位电路包括电阻、稳压二极管，电阻的一端接电压放大电路的输出，另一端接稳压二极管的一端、同时接大功率场效应管电路的栅极，稳压二极管另一端接输出电源负端VOUT-。
优选的，所述过压监控电路包括电压监控芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、三极管及稳压二极管，电压监控芯片的一脚接稳压二极管的基极及电阻R3的一端、二脚接电阻R3的另一端及电容C1的一端、稳压二极管的一端、电阻R1及电阻R2的一端，三脚接地；电阻R1的另一端接电源输入端VIN+；电阻R2的另一端接地；电容C1的另一端接地；稳压二极管的另一端接地；三极管的发射极接地、集电极为过压监控电路的输出端。
本申请优点在于，通过过压监控电路的设置，对于80V的输入电压，输出稳定，对于100V以上的输入电压，输出关断，实现过压关断功能，从而避免模块及后级电路受高压冲击而损坏。
附图说明
图1为实施例中提供的浪涌保护模块的电路图；
图2为实施例中提供的浪涌保护模块的测试电路图；
图3为实施例中提供的浪涌保护模块的浪涌输入输出波形图；
图4为实施例中提供的浪涌保护模块的典型应用电路图。
具体实施方式
为使本申请更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本实施例提供的具有过压关断功能的直流浪涌保护模块参见图1，包括大功率场效应管电路1、基准电源电路2、电压放大电路3、电压钳位电路4、保护电路5以及过压监控电路6。
大功率场效应管电路1由一个或多个N沟道功率场效应管并联组成，串联于电源输入主通道上，大功率场效应管电路1的漏极接电源输入端VIN+、源极接电源输出端VOUT+、栅极接于电压钳位电路4的输出端，用于提供在功率低阻抗电流通道及浪涌能量吸收；
基准电源电路2的一端接电源输入端VIN+，一端接电压放大电路3，第三端接输入电源负端VIN-，为电压放大电路3提供工作电源；
电压放大电路3一端接基准电源电路2输出端，另一端接电压钳位电路4的输入，为电压钳位电路4及大功率场效应管电路1的栅极提供驱动电源；
电压钳位电路4一端接电压放大电路3，电压钳位电路4的输出端接大功率场效应管电路1的栅极，第三端接输入电源负端VIN-，在浪涌发生时有效钳位大功率场效应管电路1的源极浪涌输出电压；
保护电路5一端接大功率场效应管电路1的栅极及电压钳位电路4的输出端，另一端接大功率场效应管电路1的源极，用于保护大功率场效应管电路1免受高压电动势及反向电动势损伤；
过压监控电路6输入端接电源输入端VIN+，输出端接大功率场效应管电路1的栅极、电压钳位电路4的输出端及保护电路5，用于监控VIN+电压，当电压超过100V时，切断大功率场效应管电路，从而关闭输出，实现过压关断功能。
大功率场效应管电路1由一个或多个N沟道功率场效应管并联组成，根据浪涌保护模块所需输出电流的大小，可选择多个同类型的N沟道功率场效应管并联，满足大功率的需求，通过功率场效应管的并联，最大输出电流可达20A～40A。
基准源电路2由基准源及多个电容电阻组成，直接采集电源输入端VIN+上的电压，稳压生成基准电压。
电压放大电路3包括有源电压增益放大驱动芯片及相关的电阻、电容、电感及二极管等，产生下级电路所需的驱动电源。
电压钳位电路4包括电阻、稳压二极管，其中电阻的一端接电压放大电路3的输出(图1B点)，另一端接稳压二极管的一端，同时接大功率场效应管电路1的栅极(图1C点)，稳压二极管另一端接输出电源负端VOUT-。
保护电路5包括稳压二极管、电阻、电容，用于保护大功率场效应管电路免受高压电动势及反向电动势损伤。
过压监控电路6包括电压监控芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、三极管及稳压二极管，电压监控芯片的一脚接稳压二极管的基极及电阻R3的一端、二脚接电阻R3的另一端及电容C1的一端、稳压二极管的一端、电阻R1及电阻R2的一端，三脚接地；电阻R1的另一端接电源输入端VIN+；电阻R2的另一端接地；电容C1的另一端接地；稳压二极管的另一端接地；三极管的发射极接地、集电极为过压监控电路6的输出端。
参见图2、图3，本实施例提供的具有过压关断功能的直流浪涌保护模块在图2所示的测试电路下的过压浪涌输入输出波形为图4，可见，对于80V的输入电压，输出稳定在36V，对于100V以上的输入电压，输出关断，从而避免模块及后级电路受高压冲击而损坏。
Claims (4)
1.一种具有过压关断功能的直流浪涌保护模块，包括大功率场效应管电路(1)、基准电源电路(2)、电压放大电路(3)、电压钳位电路(4)、保护电路(5)，其特征在于，还包括过压监控电路(6)；
所述大功率场效应管电路(1)串联于电源输入主通道上，大功率场效应管电路(1)的漏极接电源输入端VIN+、源极接电源输出端VOUT+、栅极接于电压钳位电路(4)的输出端；
所述基准电源电路(2)的一端接电源输入端VIN+，一端接电压放大电路(3)，第三端接输入电源负端VIN-；
所述电压放大电路(3)一端接基准电源电路(2)输出端，另一端接电压钳位电路(4)的输入；
所述电压钳位电路(4)一端接电压放大电路(3)，电压钳位电路(4)的输出端接大功率场效应管电路(1)的栅极，第三端接输入电源负端VIN-；
所述保护电路(5)一端接大功率场效应管电路(1)的栅极及电压钳位电路(4)的输出端，另一端接大功率场效应管电路(1)的源极；
所述过压监控电路(6)输入端接电源输入端VIN+，输出端接大功率场效应管电路(1)的栅极、电压钳位电路(4)的输出端及保护电路(5)。
2.如权利要求1所述的一种具有过压关断功能的直流浪涌保护模块，其特征在于，所述大功率场效应管电路(1)由一个或多个N沟道功率场效应管并联组成，通过功率场效应管的并联，最大输出电流为20A～40A。
3.如权利要求1所述的一种具有过压关断功能的直流浪涌保护模块，其特征在于，电压钳位电路(4)包括电阻、稳压二极管，电阻的一端接电压放大电路(3)的输出，另一端接稳压二极管的一端、同时接大功率场效应管电路(1)的栅极，稳压二极管另一端接输出电源负端VOUT-。
4.如权利要求1所述的一种具有过压关断功能的直流浪涌保护模块，其特征在于，所述过压监控电路(6)包括电压监控芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、三极管及稳压二极管，电压监控芯片的一脚接稳压二极管的基极及电阻R3的一端、二脚接电阻R3的另一端及电容C1的一端、稳压二极管的一端、电阻R1及电阻R2的一端，三脚接地；电阻R1的另一端接电源输入端VIN+；电阻R2的另一端接地；电容C1的另一端接地；稳压二极管的另一端接地；三极管的发射极接地、集电极为过压监控电路(6)的输出端。
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