專利名稱：一種電源預(yù)處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源預(yù)處理電路。
背景技術(shù)：
隨著機載電子設(shè)備的不斷進步與發(fā)展，過壓浪涌、瞬態(tài)尖峰浪涌等"電污染"已成 為一項嚴重影響用電設(shè)備使用和損壞的重要的實現(xiàn)的問題，某型號任務(wù)對航空加固計算機 要求研制滿足相關(guān)要求電源，同時要具有靈活的配置，滿足安全性、散熱性、可靠性和電磁 兼容方面的要求。在某機載設(shè)備計算機中，電源模塊的主要功能是實現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換，將機上一 次電源電壓轉(zhuǎn)換為計算機需要的各種直流電壓。由于該型號飛機供電情況復(fù)雜，存在傳導(dǎo) 噪聲、磁場輻射干擾、過壓浪涌、尖峰浪涌、欠壓浪涌等一系列問題，其中會造成電源模塊、 以及用電模塊損壞等嚴重故障的主要問題是過壓浪涌和尖峰浪涌，目前不同飛機有不同類 型的供電系統(tǒng)，執(zhí)行的標準也不同，根據(jù)使用條件的不同，中在功率轉(zhuǎn)換功能模塊前采用預(yù) 處理技術(shù)，常用的壓敏電阻(VSR)法和TVS法。 參見圖l，壓敏電阻(VSR)法在輸出負載較輕時，可以通過在電源模塊輸入端并接
一組壓敏電阻VSR (Voltage Sensitiv resistor)，如圖1所示的方案來處理浪涌。壓敏電
阻VSR是過壓保護元件，乃沖擊電流的能力很強，通流量可達到100A 20KA ;漏電流低于幾
至幾十微安，工作穩(wěn)定，電阻溫度系數(shù)低于0.05^廣C。壓敏電阻是以氧化鋅(ZnO)為主要
材料制成的金屬-氧化物-半導(dǎo)體陶瓷元件，其電阻值隨電壓的變化而變化。 參見圖2， TVS法在輸出負載輕時，可以在輸入端串入一個二端口網(wǎng)絡(luò)，這里我們
要注意電阻R的額定功率(P)，要滿足在正常供電輸入電流(I)時的電阻功耗(I2R)小于P。
在浪涌期間，電壓將被鉗位在大功率TVS的設(shè)定電壓，浪涌功率被消耗在電阻(R)與TVS管
上，達到我們的設(shè)計值。此方案主要針對小功率輸入的情況，不但可以抑制短時間的過壓浪
涌，而且可以抑制瞬態(tài)尖峰。 在實際應(yīng)用中，壓敏電阻(VSR)法和TVS法多，只能在輕載使用，應(yīng)用范圍比較窄； 正常使用時功率損耗大；保護效果有限；也響應(yīng)速度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電源預(yù)處理電路。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種電源預(yù)處理電路，該電路包括尖峰抑制電路、保護電路、隔離電路、控制電路； 所述尖峰抑制電路并聯(lián)于供電母線上；所述保護電路與隔離電路串聯(lián)于供電母線上；所述 控制電路通過對母線的采樣實現(xiàn)對保護電路狀態(tài)的控制。
上述電路還包括對控制電路進行供電的輔助電源。
上述電路還包括防止故障蔓延的保險絲。
上述隔離電路主要通過隔離二極管實現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明耦合電感的等效電路圖。
本發(fā)明的優(yōu)點如下 1.帶載能力強過壓保護電路配置靈活，可根據(jù)用電設(shè)備使用功率的情況，進行 功率器件的選擇、配置，使用的功率器件耐沖擊電流的能力很強可達到幾百安，瞬時功率可 達到幾百瓦至幾千瓦，且工作穩(wěn)定，保證應(yīng)用的廣泛性； 2.功率損耗小在正常供電范圍內(nèi)，尖峰抑制器處于開路狀態(tài)，無能量損耗；過壓 保護電路處于低阻抗導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通阻抗為毫歐級，功率損耗很低，滿足安全性、散熱性和 可靠性方面的要求； 3.保護效果好鉗位電路法采用綜合分層逐級處理的方式，電壓較高、時間較短 的尖峰浪涌通過尖峰抑制器鉗位、吸收；電壓較低、時間較長的過壓浪涌和尖峰抑制器未吸 收的尖峰電壓通過過壓保護電路鉗位、吸收； 4.響應(yīng)時間比較快過壓浪涌的時間是毫秒級的，鉗位電路法中的尖峰抑制器 (TVS管)、過壓保護電路的響應(yīng)時間是微秒級，滿足對過壓浪涌的響應(yīng)時間要求；
具體實施例方式
本發(fā)明所提供的電路依據(jù)"模塊化"原則，采用綜合考慮分層逐級處理的方式，在 供電的輸入端與用電設(shè)備之間串入一個降壓二端口功能電路組件，形成一個隔離墻，對供 電線傳導(dǎo)進來的過壓浪涌和尖峰浪涌呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)，將這部分高危能量抑制消耗掉，而 在正常供電狀態(tài)下，呈現(xiàn)出低阻狀態(tài)，功率損耗很小，最大損耗都控制在2%以內(nèi)。鉗位電路 包含保險絲、尖峰抑制器、輔助電源、控制電路、保護電路、隔離二極管。 如圖3所示，鉗位電路主要針對的是過壓浪涌和尖峰浪涌問題，尖峰浪涌的浪涌 電壓最大為600V持續(xù)最大時間為10us，過壓浪涌的浪涌電壓最大為80V持續(xù)最大時間為 50ms。根據(jù)過壓浪涌和尖峰浪涌能量構(gòu)成、形成原因，鉗位電路法采用綜合分層逐級處理 的方式，28V供電正常時，尖峰抑制器呈現(xiàn)出開路狀態(tài)，控制電路控制過壓保護電路，使該電 路處于低阻抗導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通阻抗為毫歐級，功率損耗很低，因此對供電28V電壓幾乎無影 響，可以保證正常供電。其中，過壓浪涌鉗位吸收原理如下 在供電端出現(xiàn)電壓較低、時間較長的過壓浪涌(80V/50ms)時，尖峰抑制器呈現(xiàn)出 開路狀態(tài)，控制電路控制過壓保護電路，使該電路處于高阻的鉗位狀態(tài)，吸收高出32V設(shè)定 值的能量，如圖3所示，過壓保護電路與受保護的用電設(shè)備是串聯(lián)關(guān)系可得到公式l，經(jīng)過 變換過壓保護電路耗散的能量P耗與用電設(shè)備用電功率P出的關(guān)系可通過公式2計算出， 根據(jù)這種關(guān)系，就可以按照用電設(shè)備用電功率靈活配置過壓保護電路中的器件參數(shù)。
P P
T_ r _ r出.......... ........................a:)
u挺u出
p —fia'U挺—P出'^) —32)—............... (2:
挺—U必_32_ 必
尖峰浪涌鉗位吸收原理如下 在供電端出現(xiàn)電壓較高、時間較短的尖峰浪涌(600V/10us)時，依靠前端的尖峰 抑制器(TVS管)來鉗位吸收高出設(shè)定值(80V)的能量，如圖3所示，尖峰抑制器與受保護的 用電設(shè)備是并聯(lián)關(guān)系，尖峰抑制器(TVS管)的內(nèi)阻會急劇變小，將絕大部分的高壓分流掉， 根據(jù)耐尖峰電壓試驗的要求，供電電源的內(nèi)阻抗為50歐姆，尖峰試驗的尖峰電壓為600V， 設(shè)定將尖峰電壓抑制在80V的范圍，TVS管此時的阻抗可以由公式3得到
80 600

經(jīng)計算可得到
RTV5 = 7. 7歐姆
根據(jù)公式4可以計算出此時尖峰抑制器(TVS管)的耗散功率PTVS
(3)
u2
TVS
R
TVS
7.7
=83]
(4) 根據(jù)設(shè)計降額原則，實際選取TVS管的瞬態(tài)最大功率為1500W。按照分步鉗位吸收 的原則，對于80V—下的這部分能量，則由串聯(lián)在供電回路中的過壓保護電路來完成。
權(quán)利要求
一種電源預(yù)處理電路，其特征在于該電路包括尖峰抑制電路、保護電路、隔離電路、控制電路；所述尖峰抑制電路并聯(lián)于供電母線上；所述保護電路與隔離電路串聯(lián)于供電母線上；所述控制電路通過對母線的采樣實現(xiàn)對保護電路狀態(tài)的控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源預(yù)處理電路，其特征在于該電路還包括對控制電路進 行供電的輔助電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源預(yù)處理電路，其特征在于所述電路還包括防止故障蔓 延的保險絲。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源預(yù)處理電路，其特征在于所述隔離電路主要通過隔離二極管實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供的電源預(yù)處理電路，該電路包括尖峰抑制電路、保護電路、隔離電路、控制電路；尖峰抑制電路并聯(lián)于供電母線上；保護電路與隔離電路串聯(lián)于供電母線上；控制電路通過對母線的采樣實現(xiàn)對保護電路狀態(tài)的控制。解決了現(xiàn)有壓敏電阻VSR法和TVS法只能在輕載使用，應(yīng)用范圍比較窄，正常使用時功率損耗大；保護效果有限等技術(shù)問題，具有工作穩(wěn)定，安全性、散熱性和可靠性好等優(yōu)點。
文檔編號H02H7/22GK101771267SQ200910311999
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者王勃, 霍躍慶, 高棟 申請人:中國航空工業(yè)集團公司第六三一研究所