專利名稱：一種機載直流抗浪涌電路的制作方法
技術領域：
本實用新型主要適用于直流母線的浪涌保護，尤其適用于機載直流28V母線的浪 涌保護，以滿足國軍標GJB181-86/GJB181A-2003中關于直流^V供電的相關電源特性的要 求。
背景技術：
飛機供電特性明確規(guī)定飛機存在兩種供電系統(tǒng)，即交流供電系統(tǒng)以及直流供電系 統(tǒng)。對于這兩種供電系統(tǒng)均存在瞬態(tài)浪涌電壓，而對于用電設備來說則必須具備抗這種瞬 態(tài)浪涌電壓的能力，因此對機載設備電源的設計提出了更高的要求，同時也增加了設計難度。GJB181-86《飛機供電特性及對用點設備的要求》對直流28V用電設備做了如下要 求用電設備應經(jīng)受五次過壓浪涌，兩次過壓浪涌之間的時間間隔為1分鐘。每次過壓浪涌 的方法為首先用電設備在正常穩(wěn)態(tài)電壓下供電，然后使用電設備輸入電壓增加到80V，持 續(xù)時間50毫秒，最后輸入電壓恢復到正常穩(wěn)態(tài)電壓，過壓浪涌后，用電設備不應發(fā)生故障。 即要求用電設備能夠承受80V，50毫秒的浪涌電壓。GJB181A-2003《飛機供電特性》對直流28V用電設備做了如下要求在供電系統(tǒng)非 正常工作期間，關鍵飛行設備和重要任務設備的輸出性能應符合其專用規(guī)范的要求。只要 重要任務設備和一般任務設備的專用規(guī)范對供電系統(tǒng)非正常工作狀態(tài)沒有規(guī)定要求，則對 其不作性能要求，但不影響在隨后正常供電條件下的工作性能。在供電系統(tǒng)恢復正常工作 時，各類用電設備應自動恢復規(guī)定的性能。直流28V供電系統(tǒng)非正常工作時其過壓極限為 50V, 50毫秒。即要求用電設備能夠承受50V，50毫秒的浪涌電壓。目前對于這種浪涌電壓的抑制有如下幾種技術(1)使用氣體放電管來抑制浪涌 電壓。氣體放電管是一種冷陰極放電管，管內充有惰性氣體。氣體放電管在電路中和被保 護的設備并聯(lián)。沒有浪涌電壓時，放電管的阻抗非常大，不會導通。當浪涌電壓侵入時，放 電管里的氣體分子發(fā)生電離，產生出自由電子和正離子，這時氣體就變得能導電了。此時， 管壓降下降，使設備兩端電壓降低，這樣給浪涌電壓提供了泄放通路，保護設備或系統(tǒng)免受 雷電過電壓的損壞。氣體放電管對浪涌抑制波形如

圖1所示。放電管允許的放電電流值和放電時間有關。電流愈大，不損壞放電管所允許的放 電時間就愈短。放電后，放電管要經(jīng)過一段所謂恢復時間才能恢復原來的特性，放電電流 愈小，放是時間愈短，則恢復時間也愈短。氣體放電管由于氣體放電的特性，所以，它的浪涌 吸收能力較大，可大于IOkA(幾十微秒)，但它對浪涌電壓響應速度較低。(2)使用壓敏電阻進行浪涌抑制。用于網(wǎng)絡避雷器、信號避雷器的氧化鋅壓敏電阻 與低壓電源避雷器所采用氧化鋅壓敏電阻抑制浪涌電壓的原理和作用相同，但由于兩者被 保護對象的耐壓和抗浪涌能力不同，所以網(wǎng)絡避雷器、信號避雷器選用的氧化鋅壓敏電阻 的壓敏電壓值和通流容量值就比較低。壓敏電阻主要用于交流輸入浪涌電壓的抑制。(3)使用雪崩二極管進行浪涌抑制。雪崩二極管(硅瞬變電壓吸收二極管)是利用PN結方反向擊穿電壓基本不隨其電流而變化這一特性，來達到電壓箝位目的。其特點是 在瞬間高能量沖擊下，能以極高的速度改變本身的阻抗，由高阻變到低阻，從而吸收浪涌電 流。將管子兩端電壓箝制在允許的電壓值上，保護了電路和設備的安全。硅雪崩二極管具有較快的響應速度，殘留尖峰小，抑制效果好。同時，浪涌過后能 自行恢復，沒有延時時間，但它承受浪涌能力比氣體放電管低。(4)使用固體放電管進行浪涌抑制。固體放電管是一種新型的浪涌抑制器件，它 是基于晶閘管的原理和結構的二端負阻器件。固體放電管的工作狀態(tài)如同一個開關，沒有 浪涌時，其漏電流Idem極小(<5μΑ)，對系統(tǒng)無影響。一旦浪涌侵入，大于其斷態(tài)峰值電壓 Udkm時，產生雪崩效應；當浪涌電流超過開關電流Is，其電壓即為導通電壓叫(< 5V)，浪涌 電流就此旁路，實現(xiàn)了能量轉移，從而保護了電子設備。浪涌之后，當電流降到最小維持電 流Ih值之下時，固體放電管自然恢復，回于阻斷狀態(tài)，其U-I特性曲線見圖2。
發(fā)明內容鑒于現(xiàn)有技術各有其優(yōu)缺點以及可以適用的范圍不盡相同，尤其是對于軍用機載 用電設備，由于要考慮環(huán)境要求，振動要求以及尺寸要求等，目前現(xiàn)有技術還不是很適合 用于機載小型化設備的浪涌抑制。本實用新型采用一種機載直流抗浪涌電路，其特征在 于，電阻與瞬態(tài)浪涌抑制二極管串聯(lián)后并聯(lián)于用電設備電源輸入端或者電感與瞬態(tài)浪涌抑 制二極管串聯(lián)后并聯(lián)于用電設備電源輸入端。所述機載直流抗浪涌電路，電阻(RO)取值 0. 25 Ω，功率3W ；瞬態(tài)浪涌抑制二極管(DO)取值導通電壓Vr為48V或39V，功率5000W。所 述機載直流抗浪涌電路，電感(Li)取值lOOuH，內阻0. 1 Ω，最大導通電流5Α ；瞬態(tài)浪涌抑 制二極管(Dl)取值導通電壓Vr為48V或39V，功率5000W。具體來說，本實用新型采用在 直流母線上串聯(lián)低阻抗電阻或者電感以及和在直流母線上并聯(lián)瞬變電壓抑制二極管相結 合的方式進行浪涌抑制，專用于機載直流小功率用電設備的浪涌抑制。其基本電路如 圖3，圖4所示圖5、圖6、圖7、圖8是由圖3、圖4衍生出來的抗浪涌電路，其浪涌保護作用 更加完善。該電路已經(jīng)應用于幾個機載產品上，并經(jīng)過產品電源特性試驗檢驗，該電路能夠 順利抑制掉浪涌電壓，使產品能夠滿足GJB181-86和GJB181A-2003中關于瞬態(tài)浪涌電壓的 要求。本實用新型的目的是將瞬態(tài)浪涌電壓抑制到用電設備可以承受的輸入電壓范圍 之內，以保護用電設備在供電系統(tǒng)產生浪涌電壓時不至于損壞。
以下結合附圖本實用新型進一步說明。圖1現(xiàn)有技術氣體放電管浪涌抑制波形圖； 圖2現(xiàn)有技術固體放電管的伏安特性曲線；
圖3是本實用新型基本浪涌電路示意圖(電阻與瞬態(tài)電壓抑制二極管配合使用)； 圖4是本實用新型基本浪涌電路示意圖(電感與瞬態(tài)電壓抑制二極管配合使用)； 圖5兩級浪涌保護電路，GJB181-86供電系統(tǒng)正常浪涌是80V，50毫秒，單級浪涌保 護抑制對于瞬態(tài)電壓抑制二極管其壓力比較大，需要兩級浪涌保護電路協(xié)同工作，根據(jù)經(jīng) 驗，第一級浪涌保護電路可以先將電壓限制在50V，第二級浪涌保護電路再將50V限制在用
4電設備可以接受的輸入電壓范圍之內；
圖6單級浪涌保護電路，在電阻R之前加入具有低等效串聯(lián)電阻的電容C，可以吸收部 分浪涌電壓，可以緩解后面R與D組成的浪涌保護電路的壓力；
圖7對于機載直流28V供電系統(tǒng)來說，在用電設備的常態(tài)電流小于3A的情況下，該電 路對浪涌抑制是比較理想的電路，完全可以抑制掉GJB181-86規(guī)定的80V，50毫秒的供電系 統(tǒng)正常的浪涌電壓；
圖8該電路與圖6電路的效果一致，控制好電感L的內阻，電感L可以視為電感和電阻 的組合，電感自身可以抑制瞬態(tài)電壓抑制二極管放電瞬間的大電流，而放電瞬間的電壓則 由電阻來承擔。
具體實施方式本實用新型主要是為了讓用電設備能夠承受GJB181-86以及GJB181A-2003中供 電系統(tǒng)的正常浪涌電壓，用電設備是否能夠承受該浪涌電壓主要取決于用電設備的電源部 分是否滿足要求，因此在設計電源時將必須考慮浪涌抑制。對于機載航電產品，大部分產品 主要采用直流+28V輸入，而且穩(wěn)態(tài)電流均小于3A，如果該產品需要滿足GJB181-86關于 浪涌保護的要求，則可以采用圖7所示兩級浪涌保護電路，C4-UC4-2可以選擇63V，470uF 鉭電容，R2-UR2-2選擇3W，0. 25 Ω電阻，D2-1可以選擇Vr為48V，5000W的瞬態(tài)電壓抑制 二極管，D4-2可以選擇Vr為39V，5000W的瞬態(tài)電壓抑制二極管。如果該產品只需要滿足 GJB181A-2003關于浪涌保護的要求，則可以采用圖6所示單級浪涌保護電路，其中C3、R3、 D3取值如下C3可以選擇63V，470uF鉭電容，R3選擇3W，0. 25Ω電阻，D3可以選擇Vr為 39V，5000W的瞬態(tài)電壓抑制二極管，這樣可以在供電系統(tǒng)產生浪涌電壓時將用電設備輸入 端的電壓限制在39V，在用電設備的正常輸入電壓范圍之內。
權利要求1.一種機載直流抗浪涌電路，其特征在于，電阻與瞬態(tài)浪涌抑制二極管串聯(lián)后并聯(lián)于 用電設備電源輸入端或者電感與瞬態(tài)浪涌抑制二極管串聯(lián)后并聯(lián)于用電設備電源輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述機載直流抗浪涌電路，電阻(RO)取值0.25Ω，功率3W ；瞬態(tài)浪 涌抑制二極管(DO)取值導通電壓Vr為48V或39V，功率5000W。
3.根據(jù)權利要求1所述機載直流抗浪涌電路，電感(Li)取值lOOuH，內阻0.1 Ω，最大 導通電流5Α ；瞬態(tài)浪涌抑制二極管(Dl)取值導通電壓Vr為48V或39V，功率5000W。
專利摘要一種機載直流抗浪涌電路，其特征在于，電阻與瞬態(tài)浪涌抑制二極管串聯(lián)后并聯(lián)于用電設備電源輸入端或者電感與瞬態(tài)浪涌抑制二極管串聯(lián)后并聯(lián)于用電設備電源輸入端。本實用新型主要適用于直流母線的浪涌保護，尤其適用于機載直流28V母線的浪涌保護，以滿足國軍標GJB181-86/GJB181A-2003中關于直流28V供電的相關電源特性的要求。
文檔編號H02H9/04GK201821093SQ20102027051
公開日2011年5月4日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權日2010年7月26日
發(fā)明者鐘榮臻, 黃長清 申請人:四川九洲電器集團有限責任公司