機載設備直流電源輸入端保護器的製作方法

2023-05-03 07:02:21

專利名稱：機載設備直流電源輸入端保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能在機載設備高頻開關電源的輸入端出現瞬態尖峰或浪湧 時，對電源實施保護的裝置，屬保護技術領域。
背景技術：
機載設備一般都配備有DC-DC高頻開關電源，它將供電設備(一般為整流器、電池 組或直流發電機)輸出端的電壓轉換為機載設備所需的直流電壓。在DC-DC高頻開關電源 輸入端可能出現由線路串入的電壓尖峰、高幅值的浪湧電壓和DC-DC電源內部的輸入電容 引起的浪湧電流，這些因素可引起DC-DC高頻開關電源損壞。電壓尖峰的特性是電壓幅值 高、維持時間短、能量小，可造成高頻開關MOS管高壓擊穿損壞，同時可通過電源內部的高 頻變壓器耦合到次級，竄入DC-DC高頻開關電源的負載和用戶的用電設備，造成用電設備 故障。開機浪湧電流是在DC-DC高頻開關電源上電時，輸入電壓給輸入濾波電容充電形成 的，輸入濾波電容的端電壓在上電前是零，在加上輸入電壓時產生很大的充電電流，此電流 可造成直流發電機過功率保護動作、輸入保險損壞等故障。過壓浪湧的特點是電壓較高、維 持時間長、能量大，可造成DC-DC高頻開關電源輸入濾波電容、高頻開關MOS管的擊穿損壞， 輸入過壓保護停止工作等故障。因此，設計一種直流電源輸入保護器，使DC-DC高頻開關電源能夠安全、可靠地工 作，是本領域技術人員面臨的課題。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足而提供一種結構簡單、功能齊全的機 載設備直流電源輸入端保護器。本實用新型的目的是以下述技術方案實現的一種機載設備直流電源輸入端保護器，它包括瞬態抑制二極體、功率MOS管、自舉 升壓電路和反饋控制電路，所述瞬態抑制二極體並接在輸入設備的輸出端，所述功率MOS 管串接在輸入設備與高頻開關電源之間，其柵極接自舉升壓電路和反饋控制電路的輸出端。上述機載設備直流電源輸入端保護器，所述自舉升壓電路由NE555晶片、穩壓管、 二極體、電阻、電容組成，所述NE555晶片接成定時振蕩器，其3腳輸出的自舉電壓信號依 次經第一電阻、第一電容、第一二極體和第二電阻接接功率MOS管的柵極，第二電容接地； 第二二極體和第一穩壓管的陰極分別接第一二極體的陽極和陰極，其陽極均連接功率MOS 管的輸出電壓端。上述機載設備直流電源輸入端保護器，所述反饋控制電路由TL431精密電壓基準 晶片、穩壓管、電阻、電容組成，所述TL431精密電壓基準晶片的陽極接地，陰極經第二電阻 接於功率MOS管的柵極，第三電阻和第四電阻接成串聯分壓電路，連接於功率MOS管的輸出 電壓端，其串接點輸出的反饋電壓信號接TL431精密電壓基準晶片的控制極，第二穩壓管和第三電容並接在第四電阻上。上述機載設備直流電源輸入端保護器，所述自舉升壓電路的供電電路由第三穩壓 管、第四電容和第五電阻組成，所述第三穩壓管和第五電阻串接成穩壓電路後接於功率MOS 管的輸入電壓端，第三穩壓管的輸出電壓接NE555晶片的4腳和8腳，第四電容是濾波電容。本實用新型採用瞬態抑制二極體與DC-DC高頻開關電源的輸入濾波電容相配合， 消除瞬態電壓尖峰對DC-DC高頻開關電源的影響。自舉升壓電路可使功率MOS管的柵極電 壓緩慢上升，從而抑制了開機浪湧電流；反饋控制電路與功率MOS管構成串聯穩壓電路，將 DC-DC高頻開關電源的輸入端電壓鉗定在正常範圍內。本實用新型可以吸收電壓尖峰、抑制開機浪湧電流、鉗定過壓浪湧，確保DC-DC高 頻開關電源輸入端無電壓尖峰幹擾，輸入電壓、開機浪湧電流均在允許範圍內，保證DC-DC 高頻開關電源安全、可靠地工作。

圖1是本實用新型的電原理框圖；圖2是電原理圖。圖中各標號為IC1、NE555晶片；VT1、功率MOS管；DWl DW3、第一 第三穩壓管； DW4、瞬態抑制二極體；Tl、精密電壓基準晶片；D1、第一二極體；D2、第二二極體；CO、DC-DC 高頻開關電源輸入濾波電容；Cl C7、第一 第七電容；Rl R7、第一 第七電阻。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型接在輸入設備與DC-DC高頻開關電源之間，其電路簡單，應 用方便，主要功能是抑制尖峰電壓、限制開機浪湧電流、鉗定浪湧電壓。輸入設備是直流發 電機、電池組或高頻開關整流器，當出現電壓瞬時電壓尖峰時，瞬態抑制二極體DW4動作， 吸收尖鋒電壓，剩餘殘壓被DC-DC高頻開關電源輸入濾波電容CO吸收。當DC-DC高頻開關 電源上電時，低壓功率MOS管關斷，輸入電壓給自舉升壓電路供電，產生低壓功率MOS管柵 極驅動電壓，該電壓受控緩慢上升，使低壓功率MOS管經放大區給DC-DC高頻開關電源輸 入濾波電容CO充電，限制輸入電容的充電電流，充電結束後低壓功率MOS管飽和導通，功率 MOS管工作於放大區的時間可以設定。當出現浪湧電壓時，反饋控制電路拉低功率MOS管的 柵極電壓，將DC-DC高頻開關電源的輸入端電壓穩定在設定的電壓值，從而鉗定了浪湧電 壓。參看圖2，DW4是瞬態抑制二極體，輸入端的電壓尖峰，被DW4吸收，電壓尖峰的殘 壓被DC-DC高頻開關電源輸入濾波電容CO吸收。輸入電壓經第五電阻R5限流、第三穩壓管 DW3穩壓後給NE555晶片ICl供電，NE555與R6、R7、C5、C7構成定時振蕩器，該晶片3腳電 壓緩慢上升，功率MOS管VTl的柵極控制電壓為C2充電，VTl功率MOS管由截止區進入放大 區，在此期間輸入電壓給DC-DC高頻開關電源輸入濾波電容CO充電，限制輸入浪湧電流，輸 入電容充電完成後功率MOS管VTl飽和導通呈低阻，由於功率MOS管飽和導通阻抗很小，輸 入電壓在功率MOS管VTl上的壓降也很小，不會產生太大的損耗和熱量。Tl是TL431精密 電壓基準晶片，R3、R4組成電壓反饋網絡，功率MOS管是電壓調整器件，這幾部分組成串聯穩壓電路，當出現浪湧電壓時，CO兩端電壓UO升高，使Tl的控制極電壓UR上升，UR與Tl 內部基準電壓2. 5Vdc比較，當UR電壓大於2. 5Vdc時，Tl的陰極電壓UK降低，功率MOS管 柵極電壓降低，經功率MOS管調整使CO兩端電壓UO穩定在設定值，從而鉗定了浪湧電壓。
權利要求一種機載設備直流電源輸入端保護器，其特徵是，它包括瞬態抑制二極體(DW4)、功率MOS管(VT1)、自舉升壓電路和反饋控制電路，所述瞬態抑制二極體(DW4)並接在輸入設備的輸出端，所述功率MOS管(VT1)串接在輸入設備與高頻開關電源之間，其柵極接自舉升壓電路和反饋控制電路的輸出端。
2.根據權利要求1所述機載設備直流電源輸入端保護器，其特徵在於，所述自舉升壓 電路由NE555晶片(IC1)、穩壓管、二極體、電阻、電容組成，所述NE555晶片(ICl)接成定時 振蕩器，其3腳輸出的自舉電壓信號依次經第一電阻(Rl)、第一電容(Cl)、第一二極體(Dl) 和第二電阻(R2)接功率MOS管(VTl)的柵極，第二電容(C2)接地；第二二極體(D2)和第 一穩壓管(DWl)的陰極分別接第一二極體(Dl)的陽極和陰極，其陽極均連接功率MOS管的 輸出電壓端。
3.根據權利要求1或2所述機載設備直流電源輸入端保護器，其特徵在於，所述反饋 控制電路由TL431精密電壓基準晶片(Tl)、穩壓管、電阻、電容組成，所述TL431精密電壓 基準晶片(Tl)的陽極接地，陰極經第二電阻(R2)接於功率MOS管(VTl)的柵極，第三電阻 (R3)和第四電阻(R4)接成串聯分壓電路，連接於功率MOS管的輸出電壓端，其串接點輸出 的反饋電壓信號接TL431精密電壓基準晶片(Tl)的控制極，第二穩壓管(DW2)和第三電容 (C3)並接在第四電阻(R4)上。
4.根據權利要求3所述機載設備直流電源輸入端保護器，其特徵在於，所述自舉升壓 電路的供電電路由第三穩壓管(DW3)、第四電容(C4)和第五電阻(R5)組成，所述第三穩壓 管(DW3)和第五電阻(R5)串接成穩壓電路後接於功率MOS管的輸入電壓端，第三穩壓管 (DW3)的輸出電壓接NE555晶片(ICl)的4腳和8腳，第四電容(C4)是濾波電容。
專利摘要一種機載設備直流電源輸入端保護器，用於提高開關電源的可靠性。其技術方案是，它包括瞬態抑制二極體、功率MOS管、自舉升壓電路和反饋控制電路，所述瞬態抑制二極體並接在輸入設備的輸出端，所述功率MOS管串接在輸入設備與高頻開關電源之間，其柵極接自舉升壓電路和反饋控制電路的輸出端。本實用新型可以吸收電壓尖峰、抑制開機浪湧電流、鉗定過壓浪湧，確保DC-DC高頻開關電源輸入端無電壓尖峰幹擾，輸入電壓、開機浪湧電流均在允許範圍內，保證DC-DC高頻開關電源安全、可靠地工作。
文檔編號H02M1/32GK201717779SQ20102017260
公開日2011年1月19日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者劉松松, 張希俊, 李佔尊, 梁濤, 王京民, 王樹貴, 甄雪朋, 管恩懷, 葛鵬, 蔡鼎, 陳雲雪, 韓玉傑 申請人:石家莊國耀電子科技有限公司;深圳市國耀電子科技有限公司