專利名稱：雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用有源器件對過高瞬態(tài)浪涌電壓進(jìn)行跟蹤并抑制的直流浪涌保護(hù)模塊，用于飛機(jī)、艦船、車輛等領(lǐng)域直流用電設(shè)備的電源輸入保護(hù)。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)、艦船、車輛等領(lǐng)域直流供電系統(tǒng)中，很多關(guān)鍵設(shè)備均采用了余度供電，以保障設(shè)備可靠安全工作。通常的余度電源選擇是通過并聯(lián)兩個或多個肖特基二極管實(shí)現(xiàn)，但是二極管正向?qū)▔航递^大，在大電流下增加系統(tǒng)功耗并產(chǎn)生過多的熱量。另外，由于發(fā)動機(jī)起動、開關(guān)或者負(fù)載接入切換等原因，容易產(chǎn)生過壓電涌。特別地，在多電源系統(tǒng)中，由于電源切換原因，也容易產(chǎn)生過壓或欠壓電涌。如果不有效抑制過高的瞬態(tài)浪涌電壓，會損 傷用電設(shè)備電子器件。浪涌保護(hù)模塊位于用電設(shè)備電源輸入前端，當(dāng)過壓浪涌發(fā)生時能將電壓鉗位在用電設(shè)備允許的輸入電壓范圍內(nèi)。通常有五種方法來獲得浪涌保護(hù)。一是采用串聯(lián)大功率電阻及并聯(lián)瞬態(tài)電壓抑制二極管使直流電壓穩(wěn)定在瞬態(tài)電壓抑制二極管所鉗位的電壓上；二是采用過壓保護(hù)單元及欠壓保護(hù)單元監(jiān)測電源輸入端電壓控制電子開關(guān)的通斷，從而達(dá)到浪涌電壓保護(hù)的目的；三是通過下游的直流轉(zhuǎn)換器的使能引腳對結(jié)型場效應(yīng)晶體管的柵極施加偏壓，使源極輸出電壓約等于柵極電壓達(dá)到浪涌保護(hù)的目的；四是采用多級浪涌鉗位電路級聯(lián)的方式，將大功率應(yīng)用場合下過高的浪涌電壓鉗位到所允許的電壓范圍；五是采用多諧振蕩電路及倍壓整流電路等保證場效應(yīng)管柵極電壓與輸出電壓的差值能使場效應(yīng)管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，并使場效應(yīng)管源極電壓略低于柵極電壓，從而達(dá)到抑制浪涌電壓的目的。然而第一種情況串聯(lián)大功率電阻會額外損耗系統(tǒng)大量的功耗且產(chǎn)生大量的熱量，不適合于大功率應(yīng)用場合；第二種情況在過壓時關(guān)閉電源輸出，使下游設(shè)備在過壓浪涌產(chǎn)生時產(chǎn)生瞬時掉電，需增加大容量儲能電容來保證下游設(shè)備的連續(xù)工作；第三種情況引入了外部其它設(shè)備來提供偏壓，不利于產(chǎn)品的獨(dú)立工作；第四種情況采用級聯(lián)方式應(yīng)用于大功率電路中，產(chǎn)品體積較大，增加了器件數(shù)量，降低了可靠性；第五種情況采用的振蕩電路及通過多二極管及電容組成的倍壓整流電路，電路復(fù)雜，且使用器件較多，使產(chǎn)品體積較大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中二極管或選擇電路壓降大、浪涌保護(hù)電路功耗高、體積大、可靠性低及模塊化程度低等不足，而提供一種具有雙電源輸入通道，一個電源輸出通道，采用有源器件對過高瞬態(tài)浪涌電壓進(jìn)行跟蹤并抑制的雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊。本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，它包括殼體封裝和安裝在殼體封裝內(nèi)的雙路電源選擇電路及浪涌保護(hù)電路；所述雙路電源選擇電路包括分別串聯(lián)于第一、二電源輸入端的第一、二輸入場效應(yīng)管及分別并聯(lián)于第一、二輸入場效應(yīng)管的第一、二壓差監(jiān)控電路，其中，所述第一輸入場效應(yīng)管的源極和第一壓差監(jiān)控電路的第一輸入端連接第一電源的一輸入端，所述第二輸入場效應(yīng)管的源極和第二壓差監(jiān)控電路的第一輸入端均連接第二電源的一輸入端；所述第一、二壓差監(jiān)控電路的第二輸入端及第一、二輸入場效應(yīng)管的漏極連接浪涌保護(hù)電路的輸入端;所述浪涌保護(hù)電路包括大功率場效應(yīng)管電路、基準(zhǔn)電源電路、電壓放大電路、電壓鉗位電路及保護(hù)電路；所述第一、二壓差監(jiān)控電路的第三輸入端連接的電壓放大電路的輸出端，第一、二壓差監(jiān)控電路的輸出端連接第一、二輸入場效應(yīng)管的柵極。根據(jù)上述實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述大功率場效應(yīng)管電路的漏極連接電源輸入端，其源極連接電源輸出端，其柵極連接于電壓鉗位電路的輸出端；所述基準(zhǔn)電源電路的輸入端連接電源輸出端，所述基準(zhǔn)電源電路的輸出端連接電壓放大電路的輸入端，所述基準(zhǔn)電源電路的另一輸出端連接輸入電源負(fù)端；所述保護(hù)電路的一端連接大功率場效應(yīng)管電路的柵極和電壓鉗位電路的輸出端，其另一端接大功率場效應(yīng)管電路的源極；所述電壓放大電路的輸出端連接電壓鉗位電路的輸入端和第一壓差監(jiān)控電路、第二壓差監(jiān) 控電路的第三輸入端，為電壓鉗位電路及大功率場效應(yīng)管的柵極提供驅(qū)動電源。根據(jù)上述實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述電壓放大電路包括有源電壓增益放大驅(qū)動芯片及相關(guān)的電阻、電容、電感及二極管，產(chǎn)生下級電路所需的驅(qū)動電源。根據(jù)上述實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述電壓鉗位電路包括電阻、穩(wěn)壓二極管；其中，所述電阻的一端接電壓放大電路的輸出端，其另一端接穩(wěn)壓二極管的一端和大功率場效應(yīng)管電路的柵極，所述穩(wěn)壓二極管的另一端連接電源負(fù)端，在浪涌發(fā)生時有效鉗位大功率場效應(yīng)管電路的源極浪涌輸出電壓。根據(jù)上述實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述大功率場效應(yīng)管電路由一個或多個N溝道功率場效應(yīng)管并聯(lián)組成，串聯(lián)于電源輸入主通道上。根據(jù)上述實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，上述殼體封裝包括殼體和灌封于殼體內(nèi)的灌封膠。本實(shí)用新型的有益效果如下I、本實(shí)用新型雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊具有2路直流電源或輸入方式，自動選通電壓最高的輸入通道，切斷未選通通道；2、本實(shí)用新型雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊采用輸入電壓監(jiān)控電路，具有斯密特遲滯觸發(fā)功能，有效防止電源噪聲干擾引起的頻繁切換；3、本實(shí)用新型雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，采用大功率場效應(yīng)管電路，具有導(dǎo)通內(nèi)阻小，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，5A時產(chǎn)品功耗僅I. 8W，導(dǎo)通壓降僅40mV/A ；4、本實(shí)用新型雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，采用基準(zhǔn)電源電路及電壓放大電路等有源器件，外圍器件少，大大縮小了產(chǎn)品體積，額定電流5A時體積僅27. 4mmX GOmrnX 13mm ;5、本實(shí)用新型雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，輸入電壓范圍寬，最低可達(dá)到6V，最高輸入電壓可根據(jù)需要調(diào)整參數(shù)設(shè)置，其用于飛機(jī)、艦船、車輛等領(lǐng)域直流用電設(shè)備的電源輸入保護(hù)
圖I是本實(shí)用新型的電路框圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型的測試電路圖；圖4是本實(shí)用新型的過壓 浪涌輸入輸出波形圖；圖5是本實(shí)用新型的欠壓浪涌輸入輸出波形圖；圖6是本實(shí)用新型的尖峰脈沖輸入輸出波形圖；圖7是本實(shí)用新型的典型輸出特性波形圖；圖8是本實(shí)用新型的另一典型輸出特性波形圖；圖9是本實(shí)用新型的輸入輸出曲線圖；圖10是本實(shí)用新型的典型應(yīng)用電路圖；圖11是本實(shí)用新型的輸入-輸出壓差與遲滯電壓定義。圖中各標(biāo)號殼體封裝1，雙路電源選擇電路2，浪涌保護(hù)電路3，第一壓差監(jiān)控電路21,第二壓差監(jiān)控電路22,第一輸入場效應(yīng)管23,第二輸入場效應(yīng)管24,大功率場效應(yīng)管電路31，基準(zhǔn)源電路32，電壓放大電路33，電壓鉗位電路34，保護(hù)電路35。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，本實(shí)用新型所述的雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊10，采用雙路28V電源中的任一路或雙路作為輸入電源，一般負(fù)載作為下游設(shè)備，包括殼體封裝I和安裝在殼體封裝I內(nèi)的雙路電源選擇電路2及浪涌保護(hù)電路3。參見圖2，所述雙路電源選擇電路2由分別串聯(lián)于第一電源輸入端VIN1+、第二電源輸入端VIN2+的第一輸入場效應(yīng)管23、第二輸入場效應(yīng)管24及分別并聯(lián)于第一輸入場效應(yīng)管23、第二輸入場效應(yīng)管24的第一壓差監(jiān)控電路21、第二壓差監(jiān)控電路22組成，其中第一輸入場效應(yīng)管23的源極及第一壓差監(jiān)控電路21的一端接第一電源輸入端VIN1+，第二輸入場效應(yīng)管24的源極及第二壓差監(jiān)控電路22的一端接第二電源輸入端VIN2+ ;第一壓差監(jiān)控電路21、第二壓差監(jiān)控電路22的另一端及第一輸入場效應(yīng)管23、第二輸入場效應(yīng)管24的漏極接浪涌保護(hù)電路3的輸入端VIN+ ;第一壓差監(jiān)控電路21、第二壓差監(jiān)控電路22的第三端接浪涌保護(hù)電路3中的電壓放大電路33的輸出端B，第一壓差監(jiān)控電路21的輸出端接第一輸入場效應(yīng)管的柵極，第二壓差監(jiān)控電路22的輸出端接第二輸入場效應(yīng)管24的柵極。第一壓差監(jiān)控電路21監(jiān)控第一輸入場效應(yīng)管23源極與漏極間的電壓差，第二壓差監(jiān)控電路22監(jiān)控第二輸入場效應(yīng)管24源極與漏極間的電壓差，系統(tǒng)啟動上電時，電壓通過第一輸入場效應(yīng)管23及第二輸入場效應(yīng)管24的內(nèi)部二極管輸入，同時壓差監(jiān)控電路啟動，若兩端壓差大于設(shè)定的遲滯電壓值時，壓差監(jiān)控電路給對應(yīng)的輸入場效應(yīng)管柵極提供驅(qū)動電壓，輸入場效應(yīng)管完全導(dǎo)通，該通道切換為主供電通道。本實(shí)施例中，浪涌保護(hù)電路3由大功率場效應(yīng)管電路31，基準(zhǔn)電源電路32，電壓放大電路33，電壓鉗位電路34及保護(hù)電路35組成。所述大功率場效應(yīng)管電路31由一個或多個N溝道功率場效應(yīng)管并聯(lián)組成，串聯(lián)于電源輸入主通道上，其中漏極接電源輸入端VIN+，源極接電源輸出端V0UT+，柵極接于電壓鉗位電路34的輸出端；用于提供在功率低阻抗電流通道及浪涌能量吸收。根據(jù)浪涌保護(hù)模塊所需輸出電流的大小，可選擇多個同類型的N溝道功率場效應(yīng)管并聯(lián)，滿足大功率的需求。所述基準(zhǔn)電源電路32的一端接電源輸入端VIN+，一端接電壓放大電路33，第三端接輸入電源負(fù)端VIN-，為電壓放大電路33提供工作電源；基準(zhǔn)源電路2由基準(zhǔn)源及多個電容電阻組成，直接采集VIN+上的電壓，穩(wěn)壓生成基準(zhǔn)電壓。所述電壓放大電路33 —端接基準(zhǔn)電源電路32輸出端，另一端接電壓鉗位電路34的輸入及雙路電源選擇電路2中的第一壓差監(jiān)控電路21、第二壓差監(jiān)控電路22的第三端，為電壓鉗位電路及大功率場效應(yīng)管的柵極提供驅(qū)動電源；電壓放大電路33包括有源電壓增益放大驅(qū)動芯片及相關(guān)的電阻、電容、電感及二極管等，產(chǎn)生下級電路所需的驅(qū)動電源。所述電壓鉗位電路34 —端接電壓放大電路33，鉗位電壓輸出端接大功率場效應(yīng) 管電路31的柵極，第三端接輸入電源負(fù)端C0M，在浪涌發(fā)生時有效鉗位大功率場效應(yīng)管電路31的源極浪涌輸出電壓；電壓鉗位電路34包括電阻、穩(wěn)壓二極管，其中電阻的一端接電壓放大電路33的輸出B點(diǎn)，另一端接穩(wěn)壓二極管的一端，同時接大功率場效應(yīng)管電路31的C點(diǎn)，穩(wěn)壓二極管另一端接電源負(fù)端COM。所述保護(hù)電路35包括穩(wěn)壓二極管、電阻、電容；其一端接大功率場效應(yīng)管電路31的柵極及電壓鉗位電路34的輸出端，另一端接大功率場效應(yīng)管電路31的源極，用于保護(hù)大功率場效應(yīng)管電路免受高壓電動勢及反向電動勢損傷。上述殼體封裝I包括殼體和灌封于殼體內(nèi)的灌封膠。參見圖3-圖11，圖3為本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊測試電路圖。其是通過兩個浪涌發(fā)生器40連接本實(shí)用新型的雙電源以及輸入直流浪涌保護(hù)模塊10，該直流浪涌保護(hù)模塊10還連接電容和電阻。圖4為本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊在圖3所示測試條件下的滿足GJB181-1986直流供電特性要求的過壓浪涌輸入輸出波形，圖5為本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊在圖3所示測試條件下的滿足GJB181-1986飛機(jī)直流供電特性要求的欠壓浪涌輸入輸出波形，圖6為本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊在圖3所示測試條件下的滿足GJB181-1986飛機(jī)直流供電特性要求的電壓尖峰浪涌輸入輸出波形，圖7為本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊在圖3所示測試條件下的滿足MIL-STD-704A飛機(jī)直流供電特性要求的浪涌輸入輸出波形，圖8為本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊在圖3所示測試條件下滿足D0-160E飛機(jī)直流供電特性要求的浪涌輸入輸出波形，圖9為本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊的基本輸入輸出特性曲線。圖10為本實(shí)用新型浪涌保護(hù)模塊雙路電源或輸入時的輸入-輸出壓差與遲滯電壓定義，圖11為本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊的典型應(yīng)用電路，該電路將兩個28V的直流電源51通過二極管52和濾波器53連接實(shí)用新型的雙電源以及輸入直流浪涌保護(hù)模塊10，該直流浪涌保護(hù)模塊10的輸出端連接負(fù)載54。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本實(shí)用新型的浪涌保護(hù)模塊不限于此典型應(yīng)用電路。由技術(shù)常識可知，本實(shí)用新型可以通過其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實(shí)用新型范圍內(nèi)或在等同于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實(shí)用新型包含。
權(quán)利要求1.一種雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，它包括殼體封裝和安裝在殼體封裝內(nèi)的雙路電源選擇電路及浪涌保護(hù)電路；其特征在于， 所述雙路電源選擇電路包括分別串聯(lián)于第一、二電源輸入端的第一、二輸入場效應(yīng)管及分別并聯(lián)于第一、二輸入場效應(yīng)管的第一、二壓差監(jiān)控電路，其中，所述第一輸入場效應(yīng)管的源極和第一壓差監(jiān)控電路的第一輸入端連接第一電源的一輸入端，所述第二輸入場效應(yīng)管的源極和第二壓差監(jiān)控電路的第一輸入端均連接第二電源的一輸入端；所述第一、二壓差監(jiān)控電路的第二輸入端及第一、二輸入場效應(yīng)管的漏極連接浪涌保護(hù)電路的輸入端； 所述浪涌保護(hù)電路包括大功率場效應(yīng)管電路、基準(zhǔn)電源電路、電壓放大電路、電壓鉗位電路及保護(hù)電路；所述第一、二壓差監(jiān)控電路的第三輸入端連接的電壓放大電路的輸出端，第一、二壓差監(jiān)控電路的輸出端連接第一、二輸入場效應(yīng)管的柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，其特征在于，所述大功率場效應(yīng)管電路的漏極連接電源輸入端，其源極連接電源輸出端，其柵極連接于電壓鉗位電路的輸出端；所述基準(zhǔn)電源電路的輸入端連接電源輸出端，所述基準(zhǔn)電源電路的輸出端連接電壓放大電路的輸入端，所述基準(zhǔn)電源電路的另一輸出端連接輸入電源負(fù)端；所述保護(hù)電路的一端連接大功率場效應(yīng)管電路的柵極和電壓鉗位電路的輸出端，其另一端接大功率場效應(yīng)管電路的源極；所述電壓放大電路的輸出端連接電壓鉗位電路的輸入端和第一壓差監(jiān)控電路、第二壓差監(jiān)控電路的第三輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，其特征在于，所述電壓放大電路包括有源電壓增益放大驅(qū)動芯片及相關(guān)的電阻、電容、電感及二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，其特征在于，所述電壓鉗位電路包括電阻、穩(wěn)壓二極管；其中，所述電阻的一端接電壓放大電路的輸出端，其另一端接穩(wěn)壓二極管的一端和大功率場效應(yīng)管電路的柵極，所述穩(wěn)壓二極管的另一端連接電源負(fù)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，其特征在于，所述大功率場效應(yīng)管電路由一個或多個N溝道功率場效應(yīng)管并聯(lián)組成，串聯(lián)于電源輸入主通道上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任意一項(xiàng)所述的一種雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，其特征在于，上述殼體封裝包括殼體和灌封于殼體內(nèi)的灌封膠。
專利摘要本實(shí)用新型一種雙電源及輸入直流浪涌保護(hù)模塊，包括殼體封裝和安裝在殼體封裝內(nèi)的雙路電源選擇電路及浪涌保護(hù)電路；雙路電源選擇電路包括分別串聯(lián)于第一、二電源輸入端的第一、二輸入場效應(yīng)管及分別并聯(lián)于第一、二輸入場效應(yīng)管的第一、二壓差監(jiān)控電路，第一輸入場效應(yīng)管的源極和第一壓差監(jiān)控電路的第一輸入端連接第一電源的一輸入端，第二輸入場效應(yīng)管的源極和第二壓差監(jiān)控電路的第一輸入端均連接第二電源的一輸入端；第一、二壓差監(jiān)控電路的第二輸入端及第一、二輸入場效應(yīng)管的漏極連接浪涌保護(hù)電路的輸入端。本實(shí)用新型具有斯密特遲滯觸發(fā)功能，有效防止電源噪聲干擾引起的頻繁切換；其內(nèi)阻小，功耗低，外圍器件少，大大縮小了產(chǎn)品體積。
文檔編號H02J9/06GK202679058SQ201220214490
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者朱軍 申請人:上海尊瑞電子有限公司