一種具有寬輸入電壓范圍的直流電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于直流電源領(lǐng)域，涉及一種輸入電壓范圍很寬的直流電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電源轉(zhuǎn)換模塊在電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，而且已經(jīng)逐漸形成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。但有很多特殊的應(yīng)用環(huán)境，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化DC-DC模塊很難滿足客戶的需要。比如在一些軍用機(jī)載或車載設(shè)備中，24V輸入電壓很不穩(wěn)定，有時(shí)輸入電壓會跌到8V甚至6V，有時(shí)輸入電壓會有上百伏的瞬時(shí)高壓浪涌。而市場上標(biāo)準(zhǔn)的24V的DC-DC模塊輸入范圍為9-36V，輸入電壓過低時(shí)，將會導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī);輸入電壓過高時(shí)，有可能損壞電源。
[0003]授權(quán)公告號為CN203206116U的實(shí)用新型專利公開了一種寬電壓輸入電路，包括DC-DC降壓穩(wěn)壓器和與所述DC-DC降壓穩(wěn)壓器的預(yù)定電壓范圍相匹配的電壓控制電路。該電路能夠有效抑制輸入端的浪涌電壓從而提尚電壓輸入范圍，其缺陷是只能提尚系統(tǒng)允許的最高輸入電壓，不能降低最低輸入電壓，當(dāng)輸入電壓過低時(shí)，系統(tǒng)仍然會因電源供電不足而導(dǎo)致停機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種寬電壓輸入電源。該電源可靈活應(yīng)用于復(fù)雜輸入環(huán)境下的場合，既能有效抑制高壓浪涌，又能在輸入電壓明顯降低時(shí)保證系統(tǒng)正常工作，從而大大加寬了輸入電壓的范圍。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種具有寬輸入電壓范圍的直流電源，包括DC-DC模塊，還包括連接在所述DC-DC模塊輸入端的過壓保護(hù)模塊和欠壓保護(hù)模塊。其中，
[0007 ] 所述DC-DC模塊用于輸出一組或多組直流電壓。
[0008]所述過壓保護(hù)模塊用于抑制高壓浪涌電壓，當(dāng)所述DC-DC模塊輸入端出現(xiàn)高壓浪涌時(shí)，將浪涌電壓限制在允許的范圍內(nèi)。
[0009]所述欠壓保護(hù)模塊用于在輸入端電壓跌落時(shí)為所述DC-DC模塊提供正常工作所需要的供電電壓。
[0010]進(jìn)一步地，所述過壓保護(hù)模塊包括瞬態(tài)浪涌吸收電路、浪涌能量吸收電路和電荷栗控制電路。所述瞬態(tài)浪涌吸收電路用于吸收微秒級瞬態(tài)浪涌脈沖，所述浪涌能量吸收電路由功率管組成，在所述電荷栗控制電路作用下吸收大部分浪涌能量。
[0011]更進(jìn)一步地，所述瞬態(tài)浪涌吸收電路為并聯(lián)在輸入電源兩端的壓敏電阻或瞬態(tài)抑制二極管。
[0012]更進(jìn)一步地，所述浪涌能量吸收電路中的功率管為場效應(yīng)管Ql和Q241的漏極接輸入電源正極，Ql的柵極接Q2的漏極，Q2的源極通過一電阻接地，所述電荷栗控制電路的輸出端通過檢波電路為Q2的柵極提供偏壓。Ql的漏極出現(xiàn)瞬態(tài)浪涌時(shí)，Ql被偏壓成源極跟隨模式，大部分浪涌能量被Q2吸收，Ql的源極輸出抑制浪涌后的電源至DC-DC模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述電荷栗控制電路包括一脈沖振蕩電路。
[0014]進(jìn)一步地，所述欠壓保護(hù)模塊包括輸入監(jiān)控電路、升壓電路和輸出控制電路。輸入電源降低到所設(shè)定的閾值時(shí)所述輸入監(jiān)控電路動(dòng)作，控制所述升壓電路工作，所述輸出控制電路將所述DC-DC模塊的供電電源由輸入電源切換成所述升壓電路的輸出。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]本發(fā)明同時(shí)采用過壓保護(hù)電路和欠壓保護(hù)電路，既能有效抑制高壓浪涌，又能在輸入電壓明顯降低時(shí)保證系統(tǒng)正常工作，從而大大加寬了輸入電壓的范圍。
[0017]本發(fā)明采用的過壓保護(hù)電路包括瞬態(tài)浪涌吸收電路和浪涌能量吸收電路，不僅能夠有效消除微秒級的較窄的浪涌脈沖，通過浪涌能量吸收電路吸收大部分浪涌能量，還能有效抑制數(shù)十毫秒甚至秒級的寬浪涌電壓的沖擊。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述直流電源電路的組成示意圖；
[0019]圖2為實(shí)施例所涉及的過壓保護(hù)模塊的組成框圖；
[0020]圖3為實(shí)施例所涉及的欠壓保護(hù)模塊的組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022]—種具有寬輸入電壓范圍的直流電源，組成框圖如圖1所示，包括依次相連的過壓保護(hù)模塊、欠壓保護(hù)模塊和DC-DC模塊。
[0023]1.DC-DC模塊
[0024]DC-DC模塊用于將較低的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)需要的較高的直流電壓。通過選取多塊DC-DC模塊可同時(shí)提供多組直流電壓為不同的電路供電。
[0025]可以根據(jù)輸出電壓需要，靈活選用常規(guī)的DC-DC模塊。
[0026]2.過壓保護(hù)模塊
[0027]過壓保護(hù)模塊用于抑制出現(xiàn)在輸入電源端的高壓浪涌電壓，當(dāng)輸入電源出現(xiàn)高壓浪涌時(shí)，將浪涌電壓限制在允許的范圍內(nèi)。
[0028]過壓保護(hù)模塊包括瞬態(tài)浪涌吸收電路、浪涌能量吸收電路和電荷栗控制電路。圖2給出了過壓保護(hù)模塊的組成框圖。
[0029]瞬態(tài)浪涌吸收電路為并聯(lián)在輸入電源兩端的壓敏電阻或瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收微秒級瞬態(tài)浪涌脈沖。
[0030]浪涌能量吸收電路在電荷栗控制電路作用下吸收掉大部分浪涌能量。浪涌能量吸收電路主要由功率管組成，本實(shí)施例采用的是場效應(yīng)管Ql和Q2，如圖2所示，Ql的漏極接輸入電源正極，Ql的柵極接Q2的漏極，Q2的源極通過一電阻接地。電荷栗控制電路的輸出端通過檢波電路為Q2的柵極提供偏壓。Ql的漏極出現(xiàn)瞬態(tài)浪涌時(shí)，Ql被偏壓成源極跟隨模式，大部分浪涌能量被Q2吸收，Ql的源極輸出抑制浪涌后的電源至DC-DC模塊。
[0031]電荷栗控制電路主要由一脈沖振蕩電路組成，本實(shí)施例采用的是以555芯片為核心的脈沖振蕩電路，其輸出脈沖經(jīng)峰值檢波后為Q2的柵極提供偏壓。通過電荷栗控制電路的輸出調(diào)整Q2柵壓的大小，從而控制Q2從Qr‘搶奪”電荷的多少(吸收浪涌的多少)，“電荷栗”因此而得名。
[0032]傳統(tǒng)的防浪涌電路，只是在輸入端并聯(lián)一些無源器件，比如壓敏電阻或瞬態(tài)抑制二極管TVS。這些無源器件一般只能吸收寬度為微秒級的低能量的浪涌電壓，當(dāng)出現(xiàn)幾毫秒或上秒的持續(xù)時(shí)間較長的浪涌時(shí)，上述無源器件可能會燒毀，從而導(dǎo)致燒毀后面的DC-DC模塊甚至燒毀被供電的系統(tǒng)。本發(fā)明增加一級有源的浪涌能量吸收電路，吸收高壓浪涌的大部分能量，能夠?qū)崿F(xiàn)秒級以下的浪涌保護(hù)。
[0033]3.欠壓保護(hù)模塊
[0034]欠壓保護(hù)模塊包括輸入監(jiān)控電路、升壓電路和輸出控制電路。輸入電源降低到所設(shè)定的閾值時(shí)，輸入監(jiān)控電路動(dòng)作，控制信號控制升壓電路工作。同時(shí)，輸出控制電路輸出控制信號切斷原輸入電源，將輸入升壓電路的輸出作為DC-DC模塊的供電電源。
[0035]輸入監(jiān)控電路和輸出控制電路主要由比較器電路組成。
[0036]升壓電路的實(shí)現(xiàn)方法很多，可根據(jù)具體應(yīng)用要求選擇不同的升壓芯片，如LT3787。
[0037]傳統(tǒng)的欠壓保護(hù)電路，一般都是增加電容或備份電池。這種設(shè)計(jì)開機(jī)時(shí)會產(chǎn)生很大的啟動(dòng)沖擊電流，從而影響整個(gè)供電系統(tǒng)。而且保持電容電壓也只能和輸入電壓一樣，電容的放電時(shí)間會很短，從而造成電源的整體體積過大。本發(fā)明通過升壓電路將電壓升到最高限，可以有效地減小設(shè)備的體積。而且通過設(shè)置輸入監(jiān)控電路有效減小啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流。
[0038]本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的對上述實(shí)施方式任何顯而易見的改進(jìn)或變更，都不會超出本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有寬輸入電壓范圍的直流電源，其特征在于，所述直流電源包括DC-DC模塊，連接在所述DC-DC模塊輸入端的過壓保護(hù)模塊和欠壓保護(hù)模塊;其中， 所述DC-DC模塊用于輸出一組或多組直流電壓； 所述過壓保護(hù)模塊用于當(dāng)所述DC-DC模塊輸入端出現(xiàn)高壓浪涌時(shí)，將浪涌電壓限制在允許的范圍內(nèi)； 所述欠壓保護(hù)模塊用于在輸入端電壓跌落時(shí)為所述DC-DC模塊提供正常工作所需要的供電電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寬輸入電壓范圍的直流電源，所述過壓保護(hù)模塊包括瞬態(tài)浪涌吸收電路、浪涌能量吸收電路和電荷栗控制電路;所述瞬態(tài)浪涌吸收電路用于吸收微秒級瞬態(tài)浪涌脈沖，所述浪涌能量吸收電路由功率管組成，在所述電荷栗控制電路作用下吸收大部分浪涌能量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有寬輸入電壓范圍的直流電源，所述瞬態(tài)浪涌吸收電路為并聯(lián)在輸入電源兩端的壓敏電阻或瞬態(tài)抑制二極管。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有寬輸入電壓范圍的直流電源，所述浪涌能量吸收電路中的功率管為場效應(yīng)管Ql和Q2;Q1的漏極接輸入電源正極，Ql的柵極接Q2的漏極，Q2的源極通過一電阻接地，所述電荷栗控制電路的輸出端通過檢波電路為Q2的柵極提供偏壓;Ql的漏極出現(xiàn)瞬態(tài)浪涌時(shí)，Ql被偏壓成源極跟隨模式，大部分浪涌能量被Q2吸收，Ql的源極輸出抑制浪涌后的電源至DC-DC模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的具有寬輸入電壓范圍的直流電源，所述電荷栗控制電路包括一脈沖振蕩電路。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寬輸入電壓范圍的直流電源，所述欠壓保護(hù)模塊包括輸入監(jiān)控電路、升壓電路和輸出控制電路;輸入電源降低到所設(shè)定的閾值時(shí)所述輸入監(jiān)控電路動(dòng)作，控制所述升壓電路工作，所述輸出控制電路將所述DC-DC模塊的供電電源由輸入電源切換成所述升壓電路的輸出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有寬輸入電壓范圍的直流電源。所述直流電源包括DC-DC模塊，連接在DC-DC模塊輸入端的過壓保護(hù)模塊和欠壓保護(hù)模塊。過壓保護(hù)模塊用于當(dāng)DC-DC模塊輸入端出現(xiàn)高壓浪涌時(shí)，將浪涌電壓限制在允許的范圍內(nèi)；欠壓保護(hù)模塊用于在輸入端電壓跌落時(shí)為DC-DC模塊提供正常工作所需要的供電電壓。本發(fā)明同時(shí)采用過壓保護(hù)電路和欠壓保護(hù)電路，既能有效抑制高壓浪涌，又能在輸入電壓明顯降低時(shí)保證系統(tǒng)正常工作，從而大大加寬了輸入電壓的范圍。本發(fā)明采用的過壓保護(hù)電路包括瞬態(tài)浪涌吸收電路和浪涌能量吸收電路，不僅能夠有效消除較窄的浪涌脈沖，還能有效抑制數(shù)十毫秒甚至秒級的寬浪涌電壓的沖擊。
【IPC分類】H02M3/155, H02M1/32
【公開號】CN105576968
【申請?zhí)枴緾N201510898072
【發(fā)明人】徐鴻
【申請人】北京英賽德佳科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月8日