CN209217707U - 具有掉电保持功能的浪涌抑制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有掉电保持功能的浪涌抑制器，包括浪涌抑制模块、掉电维持充电开关模块和掉电维持放电开关模块，浪涌抑制模块用于当浪涌发生时，使中间母线电压保持恒定。掉电维持充电开关模块用于当输入电压高于一定值时，使中间母线电压对电容C2充电。掉电维持放电开关模块用于当输入电压低于一定值时，使电容C2为浪涌抑制模块输入端放电。本实用新型实现了机载设备对浪涌的抑制以及中断的维持。

Description

具有掉电保持功能的浪涌抑制器

技术领域

本实用新型属于电源控制领域，具体涉及一种具有掉电保持功能的浪涌抑制器。

背景技术

安全可靠的航空电源是飞机在执行和战斗任务时的重要保障。在机载用电设备中，一般要求用电设备二次电源转换电路中具有正常浪涌电压抑制、掉电维持功能。

正常电压浪涌是指来自受控稳态值的电压变化，该变化由电源供电***的固有调节引起，如负载转换、调节器校正动作等***正常工作造成的扰动而产生的。国军标GJB-181A以及民机DO-160G均对28V直流电源的正常浪涌以及非正常浪涌的电压以及维持时间进行了规定。当28V直流电源发生正常电压浪涌时，二次电源应能不受损害并持续稳定供电，以确保电子设备的工作不发生停顿。

在飞机28V直流供电***中，通常采用冗余的供电方式，正常工作时由主电源供电；在发动机启动，发生故障等特殊情况下，由蓄电池等辅助电源***供电，因此供电存在电源转换的情况。国军标GJB-181A规定，在汇流条或电源转换状态时，供电中断时间不得大于50ms。而民机DO-160G中规定，A类设备可能会出现长达200ms的中断时间，B类设备可能会出现长达50ms的中断时间，D类和Z类设备可能会出现长达1s的中断时间。对于航电***而言，供电中断可能造成数据丢失，设备重启等严重情况，因此需要二次电源在供电中断期间维持输出。

目前，针对28V直流电源线上的浪涌，多数航空电子设备会在二次电源输入端加上浪涌抑制模块，使其在欠压浪涌发生时将输出电压维持在20V～24V之间，在正常电压范围内直通，而在过压浪涌发生时将输出电压维持在36V左右，使后级的DC/DC模块在浪涌发生时正常工作。而针对掉电中断，通常航空电子设备会在二次电源中母线上加入大容量的电容，该方案加入大容量电容价格昂贵，且开机时造成极大的冲击电流。也有的设备在二次电源中加入维持电路，通过升压电路将母线电压升高，给维持电容充电，当输入掉电时，开通放电开关，维持电容能量给后级电路放电。但是该方案增加了升压维持电路，增加了***的成本以及不稳定性。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种具有掉电保持功能的浪涌抑制器，通过对航空电子设备直流母线电压的升压来抑制欠压浪涌以及过压浪涌，并实现掉电维持功能，保护后级电路，使模块可靠工作。

本实用新型的发明目的通过以下技术方案实现：

一种具有掉电保持功能的浪涌抑制器，包括浪涌抑制模块、掉电维持充电开关模块和掉电维持放电开关模块。

浪涌抑制模块包含电感L1、电容C1以及BUCK-BOOST变换器U1,电感L1的一端与输入电压相接，电感L1的另外一端与电容C1的正端以及BUCK-BOOST变换器U1的输入VIN端相接，电容C1的负端接AGND线，BUCK-BOOST变换器U1的输出正端VO连接中间母线，BUCK-BOOST变换器U1的输入地以及输出地接AGND线；

掉电维持充电开关模块包含MOS管Q4、MOS管Q5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C2、稳压管D5、稳压管D6和比较器U2-B,BUCK-BOOST变换器U1的输出正端VO连接MOS管Q4的源端、电阻R8的一端以及稳压管D5的阴极，电阻R8的另外一端与MOS管Q4的门级、稳压管D5的阳极、电阻R9的一端连接，电阻R9的另外一端与MOS管Q5的漏极相接，MOS管Q5的门级与稳压管D6的阴极、电阻R10的一端以及比较器U2-B的输出端相接，电阻R10的另外一端与辅助电源VCC相接，比较器U2-B的正向输入端与电阻R11的一端相接，电阻R11的另外一端接参考电源VREF，比较器U2-B的反向输出入端与电阻R12的一端相接，电阻R12的另外一端与电阻R14、电阻R13的一端相接，电阻R13的另外一端接输入电压，MOS管Q4的漏极与电阻R7的一端相接，电阻R7的另外一端接电容C2的正向端，电阻R14的另外一端、电容C2的负端、稳压管D6的阳极、MOS管Q5的源级接AGND线。

掉电维持放电开关模块包含MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、稳压管D2、稳压管D3、二极管D4以及比较器U2-A,二极管D4的阳极与电容C2的正端连接，二极管D4的阴极与电阻R6的一端，稳压管D3的阴极与MOS管Q2的源端相接，电阻R6的另外一端与稳压管D3的阳极相接，MOS管Q2的门极与电阻R5的一端相接，电阻R5的另外一端接MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的门极接稳压管D2的阴极以及MOS管Q1的漏极，二极管D1的阳极与输入电压相连，二极管D1的阴极接电阻R2的一端，电阻R2的另外一端接比较器U2-A的反向输入端以及电阻R3的一端，比较器U2-A的正向输入端接电阻R1的一端，电阻R1的另外一端接参考电压VREF，比较器U2-A的电源端接辅助电源VCC，比较器U2-A的输出端接电阻R4的一端，电阻R4的另外一端接MOS管Q1的门极，MOS管Q2的漏极接BUCK-BOOST变换器U1的输入正线端，电阻R3的另一端、比较器U2-A的地线、MOS管Q1的源极、稳压管D2的阳极、MOS管Q3的源极接AGND线。

本实用新型通过浪涌抑制模块抬升母线电压，抗浪涌电压，并通过掉电维持充电开关模块和掉电维持放电开关模块来实现对电容C2的充放电，实现机载设备对浪涌以及中断的维持，减小设计的复杂度以及成本，增加***的可靠性。

在航空电子产品的电源中，运用本发明，可以使产品满足国军标GJB181以及RTCADO-160中电源特性的对浪涌电压以及掉电中断等相关规范要求。

附图说明

图1为具有掉电保持功能的浪涌抑制器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

本实施例所示的一种具有掉电保持功能的浪涌抑制器，主要由电阻、电容、二极管、MOS管以及二个芯片组成。其中一个芯片为BUCK-BOOST变换器U1，具有较宽的输入范围，将输入电压变换到中间母线电压，该母线电压值高于28V。另一个芯片为由二个比较器U2-A、U2-B组成。电容C2为掉电维持电容。该浪涌抑制器主要包含三功能模块，浪涌抑制模块、掉电维持充电开关模块和掉电维持放电开关模块。参见图1所示。

所述浪涌抑制模块包含电感L1，电容C1以及BUCK-BOOST变换器U1,电感L1的一端与输入电压相接，电感L1的另外一端与电容C1的正端以及BUCK-BOOST变换器U1的输入VIN端相接，电容C1的负端接AGND线，BUCK-BOOST变换器U1的输出正端VO连接中间母线，BUCK-BOOST变换器U1的输入地以及输出地接AGND线。浪涌抑制模块中的电感L1以及电容C1组成LC滤波器，BUCK-BOOST变换器U1输出电压恒定，高于28V。BUCK-BOOST变换器的最低输入电压值低于欠压浪涌电压，最高输入电压值高于过压浪涌电压，因此当浪涌发生时，中间母线电压保持恒定。

掉电维持充电开关模块包含MOS管Q4、MOS管Q5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C2、稳压管D5、稳压管D6和比较器U2-B,BUCK-BOOST变换器U1的输出正端VO连接MOS管Q4的源端、电阻R8的一端以及稳压管D5的阴极，电阻R8的另外一端与MOS管Q4的门级、稳压管D5的阳极、电阻R9的一端连接，电阻R9的另外一端与MOS管Q5的漏极相接，MOS管Q5的门级与稳压管D6的阴极、电阻R10的一端以及比较器U2-B的输出端相接，电阻R10的另外一端与辅助电源VCC相接，比较器U2-B的正向输入端与电阻R11的一端相接，电阻R11的另外一端接参考电源VREF，比较器U2-B的反向输出入与电阻R12的一端相接，电阻R12的另外一端与电阻R14、电阻R13的一端相接，电阻R13的另外一端接输入电压，MOS管Q4的漏极与电阻R7的一端相接，电阻R7的另外一端接电容C2的正向端，电阻R14的另外一端、电容C2的负向端、稳压管D6的阳极、MOS管Q5的源级接AGND线。掉电维持充电开关模块采样浪涌抑制模块输出电压，经过电阻R13、R14分压，与基准电压VREF比较，控制起到开关作用的MOS管Q5的通断来实现对起到充电开关作用的MOS管Q4的控制。电阻R7为充电电流限流电阻。当输入电压高于一定值时，开通MOS管Q4，中间母线电压对电容C2充电。

掉电维持放电开关模块包含MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、稳压管D2、稳压管D3、二极管D4以及比较器U2-A,二极管D4的阳极与电容C2的正端连接，二极管D4的阴极与电阻R6的一端，稳压管D3的阴极与MOS管Q2的源端相接，电阻R6的另外一端与稳压管D3的阳极、MOS管Q2的门极以及电阻R5的一端相接，电阻R5的另外一端接MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的门极接稳压管D2的阴极以及MOS管Q1的漏极，二极管D1的阳极与输入电压相连，二极管D1的阴极接电阻R2的一端，电阻R2的另外一端接比较器U2-A的反向输入端以及电阻R3的一端，比较器U2-A的正向输入端接电阻R1的一端，电阻R1的另外一端接参考电压VREF，比较器U2-A的电源端接辅助电源VCC，比较器U2-A的输出端接电阻R4的一端，电阻R4的另外一端接MOS管Q1的门极，MOS管Q2的漏极接BUCK-BOOST变换器U1的输入正线端，电阻R3的另一端、比较器U2-A的地线、MOS管Q1的源极、稳压管D2的阳极、MOS管Q3的源极接AGND线。掉电维持放电开关模块采样浪涌抑制模块输入电压，经过电阻R2、电阻R3分压，与基准电压VREF比较，控制起作开关作用的MOS管Q1、MOS管Q3的通断来实现对起到充电开关作用的MOS管Q2的控制。二极管D4防止输入电压对电容C2充电。当输入电压低于一定值时，开通MOS管Q4，电容C2向浪涌抑制模块输入端放电。

Claims (2)

1.一种具有掉电保持功能的浪涌抑制器，包括浪涌抑制模块和掉电维持充电开关模块，其特征在于：

所述浪涌抑制模块包含电感L1、电容C1以及BUCK-BOOST变换器U1,电感L1的一端与输入电压相接，电感L1的另外一端与电容C1的正端以及BUCK-BOOST变换器U1的输入VIN端相接，电容C1的负端接AGND线，BUCK-BOOST变换器U1的输出正端VO连接中间母线，BUCK-BOOST变换器U1的输入地以及输出地接AGND线；

掉电维持充电开关模块包含MOS管Q4、MOS管Q5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C2、稳压管D5、稳压管D6和比较器U2-B,BUCK-BOOST变换器U1的输出正端VO连接MOS管Q4的源端、电阻R8的一端以及稳压管D5的阴极，电阻R8的另外一端与MOS管Q4的门级、稳压管D5的阳极、电阻R9的一端连接，电阻R9的另外一端与MOS管Q5的漏极相接，MOS管Q5的门级与稳压管D6的阴极、电阻R10的一端以及比较器U2-B的输出端相接，电阻R10的另外一端与辅助电源VCC相接，比较器U2-B的正向输入端与电阻R11的一端相接，电阻R11的另外一端接参考电源VREF，比较器U2-B的反向输出入与电阻R12的一端相接，电阻R12的另外一端与电阻R14、电阻R13的一端相接，电阻R13的另外一端接输入电压，MOS管Q4的漏极与电阻R7的一端相接，电阻R7的另外一端接电容C2的正向端，电阻R14的另外一端、电容C2的负向端、稳压管D6的阳极、MOS管Q5的源级接AGND线。

2.根据权利要求1所述的一种具有掉电保持功能的浪涌抑制器，其特征在于还包含掉电维持放电开关模块，掉电维持放电开关模块包含MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、稳压管D2、稳压管D3、二极管D4以及比较器U2-A，二极管D4的阳极与电容C2的正端连接，二极管D4的阴极与电阻R6的一端，稳压管D3的阴极与MOS管Q2的源端相接，电阻R6的另外一端与稳压管D3的阳极、MOS管Q2的门极以及电阻R5的一端相接，电阻R5的另外一端接MOS管Q3的漏极，MOS管Q3的门极接稳压管D2的阴极以及MOS管Q1的漏极，二极管D1的阳极与输入电压相连，二极管D1的阴极接电阻R2的一端，电阻R2的另外一端接比较器U2-A的反向输入端以及电阻R3的一端，比较器U2-A的正向输入端接电阻R1的一端，电阻R1的另外一端接参考电压VREF，比较器U2-A的电源端接辅助电源VCC，比较器U2-A的输出端接电阻R4的一端，电阻R4的另外一端接MOS管Q1的门极，MOS管Q2的漏极接BUCK-BOOST变换器U1的输入正线端，电阻R3的另一端、比较器U2-A的地线、MOS管Q1的源极、稳压管D2的阳极、MOS管Q3的源极接AGND线。