CN112202155A

CN112202155A - 一种输入电压浪涌抑制电路

Info

Publication number: CN112202155A
Application number: CN202011127860.3A
Authority: CN
Inventors: 赵国伟; 全浩军; 缪峥捷
Original assignee: Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Current assignee: Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2021-01-08

Abstract

本发明涉及一种输入电压浪涌抑制电路，其中，包括：驱动网络包括：电阻R2和电阻R3串联分压为Q1提供驱动电压，电容C1与电阻R2并联，起到上电软启动的作用；分压网络包括：电阻R4、电阻R5以及电阻R6串联；反馈网络包括：由PNP型三极管Q2和电阻R1组成，三极管Q2的源极和基极电压Veb等于0.65V时，三极管Q2开始导通，工作在放大区，并通过电阻R1给控制网络提供控制电流，电阻R1进行限流；控制网络包括：由NPN型三极管Q3组成，输入有浪涌电压时，反馈网路输出控制电流，三极管Q3集电极电流Ic增大，降低驱动网络R2两端以及场效应管Q1的驱动电压Vgs，从而增大Q1的导通阻抗，并调整场效应管Q1的漏极和源极之间承受的电压为多余的浪涌电压。

Description

一种输入电压浪涌抑制电路

技术领域

本发明涉及一种输入电压浪涌抑制电路，特别涉及电路结构形式简洁以及动态响应速度快的输入电压浪涌抑制电路。

背景技术

对于一些特定环境和用途使用的电子设备，其供电电源中经常伴有电压浪涌冲击，为了保护用电设备，防止受浪涌电压冲击而损坏，需要在用电设备输入端增加电压浪涌抑制电路。

现有的浪涌抑制电路，民用多采用压敏电阻抑制浪涌，其可靠性差；军用多采用专用的浪涌抑制模块，其内部电路多为降压拓扑的开关电源，存在体积较大、成本较高、需要辅助电源、且电路启动延时长等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输入电压浪涌抑制电路，用于解决上述现有浪涌抑制电路存在的问题。

本发明一种输入电压浪涌抑制电路，其中，包括：驱动网络、分压网络、反馈网络以及控制网络；所述驱动网络包括：电阻R2、电阻R3、电容C1、稳压管D1以及N沟道增强型场效应管Q1，电阻R2和电阻R3串联分压为Q1提供驱动电压，电容C1与电阻R2并联，起到上电软启动的作用；所述分压网络包括：电阻R4、电阻R5以及电阻R6串联，用于采集后级电路输入端电压Vo；所述反馈网络包括：由PNP型三极管Q2和电阻R1组成，三极管Q2的源极和基极电压Veb等于0.65V时，三极管Q2开始导通，工作在放大区，并通过电阻R1给控制网络提供控制电流，电阻R1进行限流；所述控制网络包括：由NPN型三极管Q3组成，输入有浪涌电压时，反馈网路输出控制电流，三极管Q3集电极电流Ic增大，降低驱动网络R2两端以及场效应管Q1的驱动电压Vgs，从而增大Q1的导通阻抗，并调整场效应管Q1的漏极和源极之间承受的电压为多余的浪涌电压。

根据本发明的输入电压浪涌抑制电路的一实施例，其中，所述的输入电压浪涌抑制电路有两种工作模式，包括：直通模式：当输入电压Vin没有浪涌电压时，反馈网络无输出电流，场效应管Q1工作在低阻抗导通状态，输出电压Vo基本等于输入电压Vin；浪涌抑制模式：当输入电压Vin有浪涌电压时，反馈网络输出电流，场效应管Q1工作在调整阻抗状态，输出电压Vo等于设置好的浪涌电压抑制阈值，也等于输入电压Vin减去场效应管Q1的漏极和源极两端承受的电压Vds。

根据本发明的输入电压浪涌抑制电路的一实施例，其中，调整R4、R5以及R6的电阻值比例，设定需要抑制的浪涌电压的阈值。

根据本发明的输入电压浪涌抑制电路的一实施例，其中，所述驱动网络包括：电阻R2＝20KΩ、R3＝20KΩ以及电容C1＝100pF，场效应管Q1耐压100V，导通电流100A，驱动电压Vgs最大值为±20V，输入电压Vin＝28V无浪涌时，场效应管Q1的驱动电压Vgs由电阻R2以及电阻R3分压为14V，当输入电压有浪涌Vin＝80V时,场效应管Q1的驱动电压Vgs被稳压管嵌位到15V。

根据本发明的输入电压浪涌抑制电路的一实施例，其中，电阻R4＝1KΩ、电阻R5＝2KΩ以及电阻R6＝47KΩ，当输出电压Vo＝32V时，电阻R4两端的电压为0.65V。

根据本发明的输入电压浪涌抑制电路的一实施例，其中，PNP型三极管Q2开启电压Veb＝0.65V，R1＝20KΩ。

根据本发明的输入电压浪涌抑制电路的一实施例，其中，三极管Q3耐压160V，Ic最大600mA。

本发明公开一种输入电压浪涌抑制电路，电路由驱动网络、分压网络、反馈网络、控制网络共4部分组成，控制电路无需辅助电源，电路结构简洁、动态响应速度快、器件少、占用面积小、成本低、实用价值高。

附图说明

图1是本发明一种输入电压浪涌抑制电路的组成框图。

图2是本发明一种输入电压浪涌抑制电路的具体实施电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图1和图2，本发明一种输入电压浪涌抑制电路包括：驱动网络、分压网络、反馈网络以及控制网络共四部分组成，其中：

所述驱动网络部分：有电阻R2、R3、电容C1、稳压管D1、N沟道增强型场效应管Q1组成，R2和R3分压为Q1提供驱动电压，C1起到上电软启动的作用，输入初次上电时，由于C1的电容效应，驱动电压会缓慢上升，逐渐调整Q1的导通阻抗，从而抑制了启动时的浪涌电流，稳压管D1用于嵌位Q1的驱动电压，防止Q1驱动电压过高而损坏。

所述分压网络部分：由电阻R4、R5、R6组成，用于采集后级电路输入端电压Vo，浪涌抑制动作电压，对应的分压值为0.65V(R4两端对应的电压)，即没有浪涌电压时，分压网路分压值小于0.65V。

所述反馈网络部分：由PNP型三极管Q2和电阻R1组成，三极管e和b端电压Veb等于0.65V时，三极管开始导通，工作在放大区，并通过R1给控制网络提供控制电流，R1有一定的限流作用。

所述控制网络部分：由NPN型三极管Q3组成，输入有浪涌电压时，反馈网路输出控制电流，三极管Q3集电极电流Ic增大，降低驱动网络R2两端电压即Q1的驱动电压Vgs，从而增大Q1的导通阻抗，并最终调整Q1的d和s之间承受的电压为多余的浪涌电压。

所述的该电路有两种工作模式：

直通模式：当输入Vin没有浪涌电压时，反馈网络无输出电流，Q1工作在低阻抗导通状态，输出电压Vo基本等于输入电压Vin。

浪涌抑制模式：当输入Vin有浪涌电压时，反馈网络输出电流，Q1工作在调整阻抗状态，输出电压Vo等于设置好的浪涌电压抑制阈值，也等于输入电压Vin减去Q1的ds两端承受的电压Vds，即多余的浪涌电压由Q1的ds两端承受。

提出一种输入电压浪涌抑制电路。该电路可通过调整R4、R5、R6的电阻值比例，设定需要抑制的浪涌电压的阈值，灵活简单，电路动态响应速度快，调节电压稳定，可为后级提供设定的阈值电压范围内的输出。

参照图1和图2，本发明一种输入电压浪涌抑制电路的具体实施方式如下：

本实施例以GJB181-86要求，飞机28V电源供电***输入电压为例说明，输入电压特性为正常输入电压为28V，浪涌时电压为80V(50ms)要实现28V转5V的功能，选用的电源模块为北京新雷能公司DPB30-W24S5FM型电源模块，输出电压5V，输入电压范围为9V～36V，可抗浪涌电压为50V(50ms)针对此供电情况设计了输入电压浪涌抑制电路。

所述驱动网络：电阻R2＝20KΩ、R3＝20KΩ、电容C1＝100pF、D1为北京朝阳无线电的MM3Z15型稳压管(稳压值为15V)、Q1选用朝阳微电子公司的N沟道场效应管CYMC100N10，耐压100V，导通电流100A，驱动电压Vgs最大值为±20V，输入电压Vin＝28V无浪涌时，Q1的驱动电压Vgs由R2、R3分压为14V，当输入电压有浪涌Vin＝80V(50ms)时,Q1的驱动电压Vgs被稳压管嵌位到15V，满足Q1对驱动电压的需求。

所述分压网络：电阻R4＝1KΩ、R5＝2KΩ、R6＝47KΩ，当输出电压Vo＝32V时，R4两端的电压为0.65V。

所述反馈网络：Q2选用PNP型三极管2N3906，开启电压Veb＝0.65V，即当Vo＝32V时，Veb＝VR4＝0.65V，此时提供反馈电流，并通过R1给反馈网络，R1＝20KΩ可限制反馈电流过大。

所述控制网络：Q3选用NPN型三极管2N5551,耐压160V，Ic最大600mA，反馈网络提供电流后，三极管Q3集电极电流Ic增大，降低驱动网络R2两端电压即Q1的驱动电压Vgs，从而增大Q1的导通阻抗，并最终调整Q1的d和s之间承受的电压为多余的浪涌电压。

当输入浪涌电压Vin＝80V(50ms)时，经反馈调节，驱动网络Q1承受的电压Vds＝48V，

输出电压Vo＝32V，满足后级电源模块DPB30-W24S5FM的输入要求。

所述该实施例，在实际应用时，考虑Q2(2N3906)的器件差异性和温度的影响，器件手册给出2N3906的开启电压最小值为0.65V，最大值为0.95V，在取最小值0.65V时，Vin＝80V(50ms)，浪涌抑制后输出Vo＝32V(50ms)；当取最大值0.95V时，Vin＝80V(50ms)，浪涌抑制后输出Vo＝47V(50ms)。在这两种极端的情况下，都能满足后级电源模块DPB30-W24S5FM对输入电压的要求：长期9V～36V，浪涌50V(50ms)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种输入电压浪涌抑制电路，其特征在于，包括：驱动网络、分压网络、反馈网络以及控制网络；

所述驱动网络包括：电阻R2、电阻R3、电容C1、稳压管D1以及N沟道增强型场效应管Q1，电阻R2和电阻R3串联分压为Q1提供驱动电压，电容C1与电阻R2并联，起到上电软启动的作用；

所述分压网络包括：电阻R4、电阻R5以及电阻R6串联，用于采集后级电路输入端电压Vo；

所述反馈网络包括：由PNP型三极管Q2和电阻R1组成，三极管Q2的源极和基极电压Veb等于0.65V时，三极管Q2开始导通，工作在放大区，并通过电阻R1给控制网络提供控制电流，电阻R1进行限流；

所述控制网络包括：由NPN型三极管Q3组成，输入有浪涌电压时，反馈网路输出控制电流，三极管Q3集电极电流Ic增大，降低驱动网络R2两端以及场效应管Q1的驱动电压Vgs，从而增大Q1的导通阻抗，并调整场效应管Q1的漏极和源极之间承受的电压为多余的浪涌电压。

2.如权利要求1所述的输入电压浪涌抑制电路，其特征在于，所述的输入电压浪涌抑制电路有两种工作模式，包括：

直通模式：当输入电压Vin没有浪涌电压时，反馈网络无输出电流，场效应管Q1工作在低阻抗导通状态，输出电压Vo基本等于输入电压Vin；

浪涌抑制模式：当输入电压Vin有浪涌电压时，反馈网络输出电流，场效应管Q1工作在调整阻抗状态，输出电压Vo等于设置好的浪涌电压抑制阈值，也等于输入电压Vin减去场效应管Q1的漏极和源极两端承受的电压Vds。

3.如权利要求1所述的输入电压浪涌抑制电路，其特征在于，调整R4、R5以及R6的电阻值比例，设定需要抑制的浪涌电压的阈值。

4.如权利要求1所述的输入电压浪涌抑制电路，其特征在于，所述驱动网络包括：电阻R2＝20KΩ、R3＝20KΩ以及电容C1＝100pF，场效应管Q1耐压100V，导通电流100A，驱动电压Vgs最大值为±20V，输入电压Vin＝28V无浪涌时，场效应管Q1的驱动电压Vgs由电阻R2以及电阻R3分压为14V，当输入电压有浪涌Vin＝80V时,场效应管Q1的驱动电压Vgs被稳压管嵌位到15V。

5.如权利要求1所述的输入电压浪涌抑制电路，其特征在于，电阻R4＝1KΩ、电阻R5＝2KΩ以及电阻R6＝47KΩ，当输出电压Vo＝32V时，电阻R4两端的电压为0.65V。

6.如权利要求1所述的输入电压浪涌抑制电路，其特征在于，PNP型三极管Q2开启电压Veb＝0.65V，R1＝20KΩ。

7.如权利要求1所述的输入电压浪涌抑制电路，其特征在于，三极管Q3耐压160V，Ic最大600mA。