一种直流电源浪涌与断电的防护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种直流电源浪涌与断电的防护电路，所述防护电路串级在直流母线供电端与DC‑DC直流模块之间，防护电路包括依次串接的防反接电路、浪涌抑制器和储能电容器，防反接电路用于保证直流电源输入信号正负反接时后级电路不损坏，浪涌抑制器用于抑制直流电源输入信号的短时高电压信号，储能电容器用于保持直流电源输入断电时后级电路电压稳定。本发明专利技术可应用于航空机载、车载电源等相关领域，它不仅满足过压浪涌、欠压浪涌、输入断电的需求，而且具有低成本、小体积、易实现等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种直流电源浪涌与断电的防护电路
本专利技术属于机载直流电源领域，特别涉及了一种直流电源浪涌与断电的防护电路。
技术介绍
在现代无人机测控系统中，机载直流稳压电源是测控系统的重要部件件，它给机载用电设备提供稳定可靠的直流供电。一种小体积、低纹波、高效率的电源是必不可少的。目前，航空机载稳压电源一般有两种输入方式：115V/400Hz中频交流电源和28V直流稳压电源。两种输入方式各有优缺点，115V/400Hz电源波动小，需要器件的耐压相对较高；而28V直流供电存在电压稳态电压变化(18V～36V)、过压浪涌(80V/50ms)、欠压浪涌(8V/50ms)和瞬时断电(0V/50ms)等情况，母线电压一般不直接给设备部件使用，必须将母线供电与负载之间进行保护隔离。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种直流电源浪涌与断电的防护电路，解决直流稳压电源中的浪涌以及瞬时断电问题。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种直流电源浪涌与断电的防护电路，所述防护电路串级在直流母线供电端与DC-DC直流模块之间，所述防护电路包括依次串接的防反接电路、浪涌抑制器和储能电容器，所述防反接电路的输入端与机载母线供电端连接，所述储能电容器的输出端与DC-DC直流模块的输入端连接；所述防反接电路用于保证直流电源输入信号正负反接时后级电路不损坏，所述浪涌抑制器用于抑制直流电源输入信号的短时高电压信号，所述储能电容器用于保持直流电源输入断电时后级电路电压稳定。r>进一步地，所述防反接电路包括两个工作模式：正常工作模式：当直流输入电压极性正向连接时，防反接电路的输入与输出电压差在0.1V以内；反向工作模式：当直流输入电压极性反向连接时，防反接电路的前级电路与后级电路处于切断状态。进一步地，所述防反接电路包括第一NMOS管、第一稳压二极管、第一电容、第二电容以及第一～第三电阻；第一NMOS管的漏极连接防反接电路的负输入端，第一NMOS管的栅极经依次连接的第二电阻和第一电阻与防反接电路的正输入端和正输出端连接，第一NMOS管的源极连接防反接电路的负输出端，第三电阻的一端连接第一NMOS管的漏极，第三电阻的另一端经第二电容与第一NMOS管的源极连接，第一电容的一端连接第一电阻与第二电阻的公共端，第一电容的另一端连接第一NMOS管的源极，第一稳压二极管的阴极连接第一电阻与第二电阻的公共端，第一稳压二极管的阳极连接第一NMOS管的源极。进一步地，所述浪涌抑制器包括三个工作模式：正常工作模式：当输入电压高于6V且低于箝位电压时，浪涌抑制器的输出跟随输入变化，输入与输出电压差在0.2V以内；浪涌抑制模式：当输入电压高于箝位电压时，浪涌抑制器以箝位电压恒压输出；保护工作模式：当输入电压高于箝位电压超过预设时间或输入电压的浪涌能量高于浪涌抑制器中场效应管耗散功率时，电压浪涌抑制器的输出关断，当输入电压恢复到正常工作电压范围后恢复输出。进一步地，所述浪涌抑制器包括主电路和控制电路，所述主电路包括第二NMOS管、第一电感、第一二极管、第二电容以及第一～第四采样电阻；第一采样电阻的一端连接第二采样电阻的一端，第一采样电阻的另一端连接主电路的正输入端，第二采样电阻的另一端连接主电路的负输入端，主电路的负输入端连接主电路的负输出端并接地，第二NMOS管的漏极连接主电路的正输入端，第二NMOS管的源极经第一电感与主电路的正输出端连接，第一二极管的阴极连接第二NMOS管的源极，第一二极管的阳极连接主电路的负输出端，第一电容的两端分别连接主电路的正输出端和负输出端，第三采样电阻的一端连接第四采样电阻的一端，第三采样电阻的另一端连接主电路的正输出端，第四采样电阻的另一端连接主电路的负输出端，第二NMOS管的栅极连接所述控制电路的输出端。进一步地，所述控制电路包括第一比较器、第二比较器、反相器以及或门；所述第一比较器的负输入端的接入第一采样电阻与第二采样电阻的采样电压，第一比较器的正输入端接入基准电压，第一比较器的输出端连接反相器的输入端，反相器的输出端连接或门的第一输入端，第二比较器的负输入端接入第三采样电阻与第四采样电阻的采样电压，第二比较器的正输入端接入三角波，第二比较器的输出端连接或门的第二输入端，或门的输出端连接第二NMOS管的栅极。进一步地，所述储能电容器采用高能复合钽电容器。采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术设计的直流电源浪涌与断电的防护电路，可应用于航空机载、车载电源等相关领域，它不仅满足过压浪涌、欠压浪涌、输入断电的需求，而且具有低成本、小体积、易实现等优点，可作为电源模块防护的有效措施。附图说明图1是本专利技术的整体组成框图；图2是本专利技术中防反接电路图；图3是本专利技术中浪涌抑制器的工作模式图；图4是本专利技术中浪涌抑制器的主电路图；图5是本专利技术中浪涌抑制器的控制电路图。标号说明：Q1：第一NMOS管；Q2：第二NMOS管；R1：第一电阻；R2：第二电阻；R3：第三电阻；R4：第一采样电阻；R5：第二采样电阻；R6：第三采样电阻；R7：第四采样电阻；Z1：第一稳压二极管；C1：第一电容；C2：第二电容；C3：第三电容；L1：第一电感；D1：第一二极管；CMP1：第一比较器；CMP2：第二比较器。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。机载直流稳压电源一般包括EMI电源滤波器，防护电路和DC-DC电源模块，如图1所示。其中防护电路包括防反接电路、浪涌抑制器和储能电容器，它是本专利技术设计的重点。所述防护电路中防反接电路、浪涌抑制器、储能电容器依次进行串行连接。防反接电路保证直流稳压电源输入正负电压极性反接时后级电路不损坏，浪涌抑制器抑制输入短时高浪涌电压信号，储能电容器满足输入瞬时断电时电压稳态输出。所述防反接电路包括两种工作模式：正常工作模式：当输入电压极性正向连接时，防反接电路的输入与输出电压差约0.1V内，满足后级电路工作。反向工作模式：当输入电压极性反向连接时，防反接电路的前后级电路处于切断状态，无任何器件损坏。通常情况下，直流电源输入防反接保护电路是运用二极管的单向导电性来完成防反接保护。这种接法简单可靠，但当正常工作时输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。以输入电流额定值10A,，额定管压降为0.7V为例，那么管功耗Pd＝10A×0.7V＝7W，这样功率发热量大，需要加散热器，电路体积大。而在本实施例中，如图2所示，采用MOS管防反接电路可以解决压降和功耗过大的问题，因为MOS管的导通电阻Rds为毫欧级。N沟道MOS管经过S管脚和D管脚串接于电源和负载之间，电阻R1、稳压管Z1为MOS管供应电压偏置，运用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开，然后防止电源反接给负载带来损坏。输入极性正接时，电阻R1供应VGS偏置电压，MOS管饱和导通。若MOS管的导通电阻Rds(on)＝5mΩ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流电源浪涌与断电的防护电路，其特征在于，所述防护电路串级在直流母线供电端与DC-DC直流模块之间，所述防护电路包括依次串接的防反接电路、浪涌抑制器和储能电容器，所述防反接电路的输入端与机载母线供电端连接，所述储能电容器的输出端与DC-DC直流模块的输入端连接；所述防反接电路用于保证直流电源输入信号正负反接时后级电路不损坏，所述浪涌抑制器用于抑制直流电源输入信号的短时高电压信号，所述储能电容器用于保持直流电源输入断电时后级电路电压稳定。/n

【技术特征摘要】
1.一种直流电源浪涌与断电的防护电路，其特征在于，所述防护电路串级在直流母线供电端与DC-DC直流模块之间，所述防护电路包括依次串接的防反接电路、浪涌抑制器和储能电容器，所述防反接电路的输入端与机载母线供电端连接，所述储能电容器的输出端与DC-DC直流模块的输入端连接；所述防反接电路用于保证直流电源输入信号正负反接时后级电路不损坏，所述浪涌抑制器用于抑制直流电源输入信号的短时高电压信号，所述储能电容器用于保持直流电源输入断电时后级电路电压稳定。


2.根据权利要求1所述直流电源浪涌与断电的防护电路，其特征在于，所述防反接电路包括两个工作模式：
正常工作模式：当直流输入电压极性正向连接时，防反接电路的输入与输出电压差在0.1V内；
反向工作模式：当直流输入电压极性反向连接时，防反接电路的前级电路与后级电路处于切断状态。


3.根据权利要求1或2所述直流电源浪涌与断电的防护电路，其特征在于，所述防反接电路包括第一NMOS管、第一稳压二极管、第一电容、第二电容以及第一～第三电阻；第一NMOS管的漏极连接防反接电路的负输入端，第一NMOS管的栅极经依次连接的第二电阻和第一电阻与防反接电路的正输入端和正输出端连接，第一NMOS管的源极连接防反接电路的负输出端，第三电阻的一端连接第一NMOS管的漏极，第三电阻的另一端经第二电容与第一NMOS管的源极连接，第一电容的一端连接第一电阻与第二电阻的公共端，第一电容的另一端连接第一NMOS管的源极，第一稳压二极管的阴极连接第一电阻与第二电阻的公共端，第一稳压二极管的阳极连接第一NMOS管的源极。


4.根据权利要求1所述直流电源浪涌与断电的防护电路，其特征在于，所述浪涌抑制器包括三个工作模式：
正常工作模式：当输入电压高于6V且低于箝位电压时，浪涌抑制器的输出跟随输入变化，输入与输出电压差在0.2V内；
浪...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，孙正健，
申请(专利权)人：南京熊猫电子股份有限公司，南京熊猫通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32