一种电源预处理电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电源预处理电路该电路包括尖峰抑制电路、保护电路、隔离电路、控制电路；所述尖峰抑制电路并联于供电端的供电母线上；所述保护电路与隔离电路串联于ＤＣ／ＤＣ转换模块的供电母线上；所述控制电路控制保护电路的状态。本发明专利技术解决了现有的电源预处理电路应用范围局限、功率损耗大、保护效果不好的技术问题，具有应用范围、功率损耗小、保护效果好、响应时间比较快的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源预处理电路。
技术介绍
随着机载电子设备的不断进步与发展，过压浪涌、瞬态尖峰浪涌等“电污染”已成为一项严重影响用电设备使用和损坏的重要的实现的问题，某型号任务对航空加固计算机要求研制满足相关要求电源，同时要具有灵活的配置，满足安全性、散热性、可靠性和电磁兼容方面的要求。在某机载设备计算机中，电源模块的主要功能是实现电源转换，将机上一次电源电压转换为计算机需要的各种直流电压。由于该型号飞机供电情况复杂，存在传导噪声、磁场辐射干扰、过压浪涌、尖峰浪涌、欠压浪涌等一系列问题，其中会造成电源模块、以及用电模块损坏等严重故障的主要问题是过压浪涌和尖峰浪涌，目前不同飞机有不同类型的供电系统，执行的标准也不同，根据使用条件的不同，常在功率转换功能模块前采用预处理技术，常用的有压敏电阻(VSR)法和TVS法。参见图1，压敏电阻(VSR)法在输出负载较轻时，可以通过在电源模块输入端并接一组压敏电阻VSR(Voltage Sensitiv resistor)，如图1所示的方案来处理浪涌。压敏电阻VSR是过压保护元件，抗冲击电流的能力很强，通流量可达到100A～20KA；漏电流低于几至几十微安，工作稳定，电阻温度系数低于0.05％/℃。压敏电阻是以氧化锌(ZnO)为主要材料制成的金属-氧化物-半导体陶瓷元件，其电阻值随电压的变化而变化。参见图2，瞬态二极管TVS(Transient Voltage Suppressor)法在输出负载轻时，可以在输入端串入一个二端口网络，这里我们要注意电阻R的额定功率(P)，要满足在正常供电输入电流(I)时的电阻功耗(I2R)小于P。在浪涌期间，电压将被钳位在大功率TVS的设定电压，浪涌功率被消耗在电阻(R)与TVS管上，达到我们的设计值。此方案主要针对小功率输入的情况，不但可以抑制短时间的过压浪涌，而且可以抑制瞬态尖峰。在实际应用中，压敏电阻(VSR)法和瞬态二极管(TVS)法，只能在轻载使用，应用范围比较窄；正常使用时功率损耗大；保护效果有限；也影响速度。
技术实现思路
为了解决现有的电源预处理电路应用范围局限、功率损耗大、保护效果不好的技术问题，本专利技术提供一种电源预处理电路。本专利技术的技术方案如下：一种电源预处理电路，其特殊之处在于：该电路包括尖峰抑制电路、保护电路、隔离电路、控制电路；所述尖峰抑制电路并联于供电端的供电母线上；所述保护电路与隔离电路串联于DC/DC转换模块的供电母线上；所述控制电路控制保护电路的状态。上述电源预处理电路还包括用于给控制电路供电的辅助电源。上述辅助电源包括降压单元2。上述控制电路包括依次连接的稳压单元3和驱动单元4，所述稳压单元3是用于-->根据驱动单元需要提供稳定的电压，所述驱动单元4是用于通过自身电压与保护电路输出端电压的压差驱动保护电路的开合；所述稳压单元3的输入端与辅助电源的降压单元2连接，所述驱动单元4的输出端与保护电路连接。上述保护电路由场效应管5组成，所述场效应管5的D端接母线，场效应管5的S端接隔离电路的输入端，场效应管5的G端接控制电路。上述尖峰抑制电路由两个反向的瞬态抑制二极管1串联组成。上述隔离单元由隔离二极管6组成。上述电路还包括位于供电端和尖峰抑制电路之间的用于防止故障蔓延的保险丝7。本专利技术的所具有的优点：1、应用范围广：本专利技术在整个预处理电路中将尖峰抑制电路和保护电路结合起来，既可以完成尖峰浪涌的处理，又可以完成过压浪涌的处理，应用范围广。2、功率损耗小：本专利技术在正常供电范围内，尖峰抑制电路处于开路状态，无能量损耗；保护电路处于低阻抗导通状态，导通阻抗为毫欧级，功率损耗很低，满足安全性、散热性和可靠性方面的要求。3、保护效果好：本专利技术钳位电路法采用综合分层逐级处理的方式，电压较高、时间较短的尖峰浪涌通过尖峰抑制电路钳位、吸收；电压较低、时间较长的过压浪涌和尖峰抑制器未吸收的尖峰电压通过保护电路钳位、吸收。4、响应时间比较快：本专利技术过压浪涌的时间是毫秒级的，钳位电路法中的尖峰抑制电路、保护电路的响应时间是微秒级，满足对过压浪涌的响应时间要求。附图说明图1为现有的压敏电阻法电路示意图；图2为现有的瞬态二极管法的电路示意图；图3为本专利技术的电源预处理电路的示意图；图4为本专利技术的电源预处理电路原理示意图；其中附图标记为：1-瞬态抑制二极管，2-降压单元，3-稳压单元，4-驱动单元，5-场效应单元，6-隔离二极管，7-保险丝。具体实施方式如图3所示，整个供电系统的结构为供电端、电源预处理电路、DC/DC转换模块以及用电设备，本专利技术的主要涉及的是电源预处理电路，本专利技术的电源预处理电路包括用于钳位和吸收电压较高、时间较短的尖峰浪涌的尖峰抑制电路、用于钳位和吸收电压较低、时间较长的过压浪涌以及尖峰抑制电路未吸收的尖峰电压的保护电路、用于隔离用电设备和供电端故障传递的隔离电路、用于给保护电路提供驱动的控制电路；尖峰抑制电路并联于供电端的供电母线上；保护电路与隔离电路串联于DC/DC转换模块端的供电母线上；控制电路通过对供电端的母线采样实现对保护电路状态的控制。如图4所示：尖峰抑制电路由两个反向的瞬态抑制二极管1串联组成。保护电路由场效应管7组成，场效应管5的D端接母线，场效应管5的S端接隔离电路的输入端，场-->效应管5的G端接控制电路。为了电路结构简单，便于集成本专利技术的电源预处理电路还包括用于给控制电路供电的辅助电源。辅助电源包括依次连接的降压单元2。控制电路包括依次连接的稳压单元3和驱动单元4，稳压单元3是用于根据驱动单元需要提供稳定的电压，驱动单元4是用于通过自身电压与保护电路输出端电压的压差驱动保护电路的开合；稳压单元3的输入端与辅助电源的降压单元2连接，驱动单元4的输出端与保护电路连接。当输入为28V时，经过降压单元2就输出为12V，然后经过稳压单元3输出为36V，通过降压与稳压完成给驱动单元的供电。隔离单元由隔离二极管6组成。电路还包括位于供电端和尖峰抑制电路之间的用于防止故障蔓延的保险丝7。实施例：本专利技术的电源预处理电路主要是针对过压浪涌和尖峰浪涌问题，尖峰浪涌的浪涌电压最大为600V持续最大时间为10us，过压浪涌的浪涌电压最大为80V持续最大时间为50ms。根据过压浪涌和尖峰浪涌能量构成、形成原因，钳位电路法采用综合分层逐级处理的方式。28V供电正常时，尖峰抑制电路呈现出开路状态。当控制电路的驱动单元输出端也就是场效应管G处的电压与场效应管S处的电压压差值在设定值的范围之内，则控制保护电路控制保护电路处于低阻抗导通状态，保护电路的导通阻抗为毫欧级，功率损耗很低，对供电28V电压几乎无影响，可以保证正常供电。当控制电路的驱动单元输出端也就是场效应管G处的电压与场效应管S处的电压压差值在设定值的范围之内时，也就是场效应管S处的电压过高时，也就是出现过压浪涌的情况，控制电路通过压差驱动保护电路处于高阻的钳位状态，吸收高出预设定值的能量，之后再处于低阻抗导通状态。具体如下：其中，过压浪涌钳位吸收原理如下：在供电端出现电压较低、时间较长的过压浪涌(80V/50ms)时，尖峰抑制电路呈现出开路状态，控制电路控制保护电路，使该电路处于高阻的钳位状态，吸收高出32V预设定值的能量，保护电路与受保护的用电设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源预处理电路，其特征在于：该电路包括尖峰抑制电路、保护电路、隔离电路、控制电路；所述尖峰抑制电路并联于供电端的供电母线上；所述保护电路与隔离电路串联于ＤＣ／ＤＣ转换模块的供电母线上；所述控制电路控制保护电路的状态。

【技术特征摘要】
CN 2009-12-22 200910311999.01.一种电源预处理电路，其特征在于：该电路包括尖峰抑制电路、保护电路、隔离电路、控制电路；所述尖峰抑制电路并联于供电端的供电母线上；所述保护电路与隔离电路串联于DC/DC转换模块的供电母线上；所述控制电路控制保护电路的状态。2.根据权利要求1所述的电源预处理电路，其特征在于：所述电源预处理电路还包括用于给控制电路供电的辅助电源。3.根据权利要求1或2所述的电源预处理电路，其特征在于：所述辅助电源包括降压单元(2)。4.根据权利要求3所述的电源预处理电路，其特征在于：所述控制电路包括依次连接的稳压单元(3)和驱动单元(4)，所述稳压单元(3)是用于根据驱动单元需要提供稳定的电压，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勃，霍跃庆，高栋，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司第六三一研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]