一種滿足機載供電特性和電磁兼容要求的保護電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種滿足機載供電特性和電磁兼容要求的保護電路。自恢復式過流保護電路依次通過直流濾波器單元、輸入濾波電路、尖峰浪涌抑制電路與輸出濾波電路連接；本電路采用先進的保護電路來抑制尖峰、浪涌電壓，可以將瞬態(tài)的浪涌電壓和尖峰電壓箝位到正常的工作電壓，保障設備的連續(xù)工作性；采用集成的直流濾波器來滿足電磁兼容的指標要求，降低了電路設計的復雜程度，增加了產(chǎn)品的可靠性；電路最前端采用自恢復式保險絲，既可以在后續(xù)電路發(fā)生短路或者工作電流太大的故障時迅速斷開電路連接，保護設備安全，完成傳統(tǒng)熔斷式保險絲的功能，又能在故障消失后自動恢復電路連接，保證設備繼續(xù)正常工作。
【專利說明】一種滿足機載供電特性和電磁兼容要求的保護電路

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于滿足機載28V直流系統(tǒng)供電特性(GJB181A-2003)要求和電磁兼容(GJB151之CE102和CS106)要求設計的保護電路。

【背景技術】
[0002]在GJB181A-2003的規(guī)定中，28V直流系統(tǒng)供電特性要求輸入電壓范圍在22V至29V，輸入電壓浪涌為50V，持續(xù)時間為12.5ms，輸入欠壓浪涌為18V，持續(xù)時間為15ms ;在GJB151A-97的規(guī)定中，CE102指標要求在10kHz至10MHz的頻率范圍內(nèi)電源線傳導發(fā)射不應超過其規(guī)定值，CS106要求飛機上電壓尖峰信號為200V，其中陸軍的飛機上的持續(xù)時間不超過10us，空軍、海軍的飛機上的持續(xù)時間不超過0.15us，在發(fā)生電壓尖峰期間，設備需要正常工作。針對以上軍標規(guī)定的尖峰浪涌電壓要求，目前所采取的設計方法有兩種，一種是采用高耐壓性能的元器件來應對過壓及電壓尖峰信號，采用大容量的電容來補充欠壓浪涌帶來的電量不足，應用該方法所需要選擇的高耐壓需求的元器件和大容值的電容成本較高，而且體積較大，不利于大批量的生產(chǎn)和產(chǎn)品小型化的要求；另外一種設計方法是在電路前端設置過壓保護電路，在50V電壓浪涌期間截止電壓輸出，以保證后續(xù)電路的安全工作電壓，但是為滿足電磁兼容指標要求，電路前端還設置了相應的電感和電容構(gòu)成的濾波電路，在200V尖峰電壓來臨的時候，其峰值會被電感和電容這些儲能元器件拉低，根據(jù)能量守恒法則，其持續(xù)時間也會被拉長，在一定的持續(xù)時間范圍之內(nèi)會引起過壓保護電路的啟動，導致后續(xù)電路無法正常工作，而指標要求在電壓尖峰持續(xù)期間設備應正常工作，故需要在保護電路后端加足夠量的儲能電容來保證電壓尖峰持續(xù)期間后續(xù)電路能正常工作，該方法由于在保護電路后端添加了足夠量的儲能電容，在開機啟動瞬間會產(chǎn)生較大的啟動電流，容易對前端電路造成損壞，而且該儲能電容一般容值較大(根據(jù)設備的功耗來選擇)，成本較高。針對GJB151中規(guī)定的電磁兼容指標要求，目前采用單獨的濾波電感、濾波電容等元器件構(gòu)成濾波電路來滿足指標要求，由于濾波電路對設計工藝有較高的要求，無法達到較為理想的效果，而且電感裸露在產(chǎn)品內(nèi)部，其電磁輻射會對產(chǎn)品內(nèi)部的其他單元造成影響，影響其正常工作指標。目前針對供電特性要求和電磁兼容要求所采用的設計方法均不利于產(chǎn)品小型化的設計需要和生產(chǎn)調(diào)試，而且成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供了一種滿足機載供電特性和電磁兼容要求的保護電路。本電路采用先進的保護電路來抑制尖峰、浪涌電壓，可以將瞬態(tài)的浪涌電壓和尖峰電壓箝位到正常的工作電壓，保障設備的連續(xù)工作性；采用集成的直流濾波器來滿足電磁兼容的指標要求，降低了電路設計的復雜程度，增加了產(chǎn)品的可靠性；電路最前端采用自恢復式保險絲，既可以在后續(xù)電路發(fā)生短路或者工作電流太大的故障時迅速斷開電路連接，保護設備安全，完成傳統(tǒng)熔斷式保險絲的功能，又能在故障消失后自動恢復電路連接，保證設備繼續(xù)正常工作。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，所采取的技術方案是:一種滿足機載供電特性和電磁兼容要求的保護電路，其特征在于:包括設置在電路前端的自恢復式過流保護電路、直流濾波器單元、輸入濾波電路、尖峰浪涌抑制電路、輸出濾波電路，所述自恢復式過流保護電路與直流濾波器單元連接，直流濾波器單元與輸入濾波電路連接，輸入濾波電路與尖峰浪涌抑制電路連接，尖峰浪涌抑制電路與輸出濾波電路連接；
具體電路連接為:直流輸入正通過自恢復保險絲F1接直流濾波器N1的1腳，直流輸入負接直流濾波器N1的3腳，直流濾波器N1的2腳分別接電阻R1和電容C1的一端及場效應三極管Ml的漏極D，電容C1的另一端接直流濾波器N1的4腳，電阻R1的另一端接控制芯片U1的VDD腳和SD腳，控制芯片U1的--Μ腳通過電容C2分別接電阻R2和電容C3的一端及控制芯片U1的VSS腳和BASE腳，電阻R2的另一端接地，電容C3的另一端分別接電阻R3和電容C4的一端及控制芯片U1的OUT腳和場效應三極管Ml的源極S并輸出直流正，電阻R3的另一端接電阻R4的一端及控制芯片U1的FB腳，電阻R4的另一端接地，場效應三極管Ml的柵極G通過電阻R5接控制芯片U1的GATE腳，電容C4的另一端接地并輸出直流負。
[0005]本發(fā)明的特點是:采用較為先進的電路設計來抑制尖峰、浪涌電壓，不需要選擇高耐壓需求的元器件來通過尖峰浪涌電壓，即可將其箝位到后續(xù)電路的正常工作電壓，可以通過改變尖峰浪涌抑制電路中的電容和電阻值來延長電壓箝位時間，以保障設備在尖峰浪涌期間持續(xù)穩(wěn)定工作，不會發(fā)生斷電重啟的故障，省去了大容量儲能電容的設置，設計成本較低，針對尖峰浪涌信號反應速度快，能更為安全的保護后續(xù)負載電路免受高壓損毀，電路設計簡單，調(diào)試容易，有利于產(chǎn)品的小型化設計需求和生產(chǎn)調(diào)試。采用集成式的直流濾波器來滿足電磁兼容中相對應的指標要求，其良好的外層屏蔽也能最大程度的減少對產(chǎn)品內(nèi)部其他電路單元產(chǎn)生的不良影響，減少了電路設計的復雜程度，可更好的提高產(chǎn)品的可靠性。采用自恢復保險絲替代傳統(tǒng)的熔斷式保險絲，省去了手動更換保險絲的麻煩，增加了產(chǎn)品的實用性，能很好的應用于機載28V的直流供電系統(tǒng)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的電路連接框圖；
圖2為本發(fā)明的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0007]如圖1、2所示，一種滿足機載供電特性和電磁兼容要求的保護電路，包括設置在電路前端的自恢復式過流保護電路、直流濾波器單元、輸入濾波電路、尖峰浪涌抑制電路、輸出濾波電路，自恢復式過流保護電路與直流濾波器單元連接，直流濾波器單元與輸入濾波電路連接，輸入濾波電路與尖峰浪涌抑制電路連接，尖峰浪涌抑制電路與輸出濾波電路連接。
[0008]具體電路連接為:直流輸入正通過自恢復保險絲F1接直流濾波器N1的1腳，直流輸入負接直流濾波器N1的3腳，直流濾波器N1的2腳分別接電阻R1和電容C1的一端及場效應三極管Ml的漏極D，電容C1的另一端接直流濾波器N1的4腳，電阻R1的另一端接控制芯片U1的VDD腳和SD腳，控制芯片U1的--Μ腳通過電容C2分別接電阻R2和電容C3的一端及控制芯片U1的VSS腳和BASE腳，電阻R2的另一端接地，電容C3的另一端分別接電阻R3和電容C4的一端及控制芯片U1的OUT腳和場效應三極管Ml的源極S并輸出直流正，電阻R3的另一端接電阻R4的一端及控制芯片U1的FB腳，電阻R4的另一端接地，場效應三極管Ml的柵極G通過電阻R5接控制芯片U1的GATE腳，電容C4的另一端接地并輸出直流負。
[0009]工作原理:直流輸入前端設置一個自恢復保險絲F1，構(gòu)成自恢復式短路保護電路，具體的型號需根據(jù)電路的工作電流、截止電流和工作電壓來選定；直流濾波器N1為直流濾波器，根據(jù)電路的指標要求和電磁兼容的指標要求來選定型號，集成的濾波器在各項指標上均優(yōu)于分離元器件組成的濾波電路；電容C1為輸入濾波電容，并聯(lián)在原理圖中的電路位置，根據(jù)電路的工作電壓、工作電流和尖峰浪涌電壓持續(xù)時間來選定其容值，為后續(xù)電路提供穩(wěn)定的線路電壓信號；圖1虛線框中的電路構(gòu)成尖峰浪涌抑制電路，控制芯片U1為該電路的核心芯片，為各種控制電路提供基準電壓，以滿足抑制尖峰浪涌電壓的指標要求，其中電阻R1為輸入限流電阻，為控制芯片U1提供合適的工作電流，電容C2和電阻R2負責設定時間參數(shù)，來設置箝位電壓的持續(xù)時間，以滿足供電特性指標要求，電阻R3和電阻R4負責設定箝位電壓，來設置尖峰浪涌器件的箝位電壓值，保證后續(xù)負載電路可以持續(xù)正常工作；電阻R5和M0S管場效應三極管Ml構(gòu)成開關控制電路，負責電壓信號的通斷和吸收尖峰浪涌信號，在尖峰浪涌電壓的持續(xù)時間超出設置值時以截止電壓輸出，從而保證后續(xù)電路的安全，當尖峰浪涌電壓持續(xù)時間在設定的時間范圍之內(nèi)時，為后續(xù)負載電路提供穩(wěn)定的箝位電壓，以保證其正常工作；電容C4為輸出濾波電路，為后續(xù)負載提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0010]控制芯片U1的型號為LT4366。
【權(quán)利要求】
1.一種滿足機載供電特性和電磁兼容要求的保護電路，其特征在于:包括設置在電路前端的自恢復式過流保護電路、直流濾波器單元、輸入濾波電路、尖峰浪涌抑制電路、輸出濾波電路，所述自恢復式過流保護電路與直流濾波器單元連接，直流濾波器單元與輸入濾波電路連接，輸入濾波電路與尖峰浪涌抑制電路連接，尖峰浪涌抑制電路與輸出濾波電路連接； 具體電路連接為:直流輸入正通過自恢復保險絲Fl接直流濾波器NI的I腳，直流輸入負接直流濾波器NI的3腳，直流濾波器NI的2腳分別接電阻Rl和電容Cl的一端及場效應三極管Ml的漏極D，電容Cl的另一端接直流濾波器NI的4腳，電阻Rl的另一端接控制芯片Ul的VDD腳和SD腳，控制芯片Ul的--Μ腳通過電容C2分別接電阻R2和電容C3的一端及控制芯片Ul的VSS腳和BASE腳，電阻R2的另一端接地，電容C3的另一端分別接電阻R3和電容C4的一端及控制芯片Ul的OUT腳和場效應三極管Ml的源極S并輸出直流正，電阻R3的另一端接電阻R4的一端及控制芯片Ul的FB腳，電阻R4的另一端接地，場效應三極管Ml的柵極G通過電阻R5接控制芯片Ul的GATE腳，電容C4的另一端接地并輸出直流負。
【文檔編號】H02M3/00GK104485813SQ201410794124
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月21日
【發(fā)明者】蔡玉亭 申請人:天津七六四通信導航技術有限公司