32]4)采用J5993系列连接器，连接器的与机箱采用导电衬垫形成360度接地。连接器表面有导电氧化层，当与插头对接后可形成完整的屏蔽环路，防止感应电磁场对电路的干扰。
[0033]2、高强度辐射场防护设计
[0034]在高强辐射场环境下，外部的电磁干扰可能引起电子设备失效，防止电磁干扰的手段主要有屏蔽和滤波两种手段，采用如下设计使设备适应高强辐射场:
[0035]1)采用密封机箱，在内部电磁敏感区域适当增加机箱厚度；
[0036]2)对于电磁敏感区域采取屏蔽措施，如增加防护罩；
[0037]3)机箱内布线尽可能短，差分信号选用双绞线，敏感信号选择屏蔽线；
[0038]4)在PCB走线时注意，在走线较长和敏感信号线旁增加地线或地平面；
[0039]5)对于进出机箱的导线进行滤波处理，如串接串芯滤波器。
[0040]3、静电防护设计
[0041]静电放电会产生很大的放电电流，从而破坏电子设备的元器件，严重时甚至可将元器件击穿。采用如下设计提高设备的防静电能力:
[0042]1)设计接地系统，防止静电积累。机箱内部电路的电源地、数字地、模拟地通过磁珠相连，并通过连接器与电源地线相连；
[0043]2)对于可能产生静电的总线信号，选择耐ESD值高的接口芯片，增强电路抗静电f生會κ ;
[0044]3)机箱的安装接触面采用导电氧化处理，采用搭接线接地，使机箱良好接地，防止静电积累。
[0045]具体电路设计:
[0046]开关量电路原理图见图2，每路信号上都串接了 150ΚΩ电阻，并接了稳压管。在受到雷电感应电压冲击时，稳压二极管处于导通状态，雷电感应电压通过150ΚΩ电阻和稳压二极管到地形成回路，此时雷电感应电压通过150K电阻后电流只剩下不足600ν/150ΚΩ =4mA，到后续电路的瞬态感应电压已降至毫伏级，已影响不大。
[0047]模拟量电路原理图见图3，每路信号上都串接了 300ΚΩ电阻。在受到雷电感应电压冲击时，雷电感应电压通过300ΚΩ电阻后电流只剩下不足600ν/300ΚΩ = 2mA，小于模拟开关ADG506A可以承受的连续20mA涌流冲击；如按照模拟开关ADG506A可以承受的连续20mA涌流冲击计算，在200ΚΩ电阻上可以产生200ΚΩ*20ι?Α = 4000V的压降，远大于600V雷电感应电压，即雷电感应电压经过200ΚΩ电阻后对后续电路基本上已无影响；同时ADG506A器件具有承受4000V静电冲击防护能力，故模拟信号接口可不需要瞬态抑制二极管吸收瞬间大电压。
[0048]参见图4，频率信号、总线信号和电源信号可通过接入瞬态抑制二极管来实现防雷。在设备正常工作时，瞬态抑制二极管不工作，相当于开路，当高压脉冲到来时，它以极高的速度(小于Ins)将自身短路，吸收瞬间大电流，保护后面的电路不受大电流影响。在产品中可选用SMBJ6.5CA、SMBJ10CA、30KPA42CA三种类型的瞬态抑制二极管即可满足防雷需求。
[0049]选用SMBJ6.5CA瞬态抑制二极管并接在电路中，正常工作时，二极管相当于开路，当进行损伤容限试验时，可以有效吸收134A的浪涌电流。
[0050]选用SMBJ10CA瞬态抑制二极管并接在电路中，正常工作时，二极管相当于开路，当进行损伤容限试验时，可以有效吸收88.3A的浪涌电流。
[0051]选用30KPA42CA瞬态抑制二极管并接在电路中，正常工作时，二极管相当于开路，当进行损伤容限试验时，可以有效吸收420A的浪涌电流。
【主权项】
1.一种具有防雷功能的机载数据采集器，由机箱(7)、盖板(9)、母板(10)、电源模块(1)，开关量和频率信号接口模块(2)、模拟信号接口模块(3)、总线信号接口模块⑷、主计算机模块(5)、滤波盒(6)、电池盒⑶组成； 在机箱(7)设置内部绝缘电阻，使机箱内部电路与外壳绝缘，阻止雷电感应电流通过机箱内部电路；同时在机箱(7)设置搭铁电阻，盖板(9)接触面和机箱(7)底部安装接触面采用导电氧化处理，使数据采集器形成局部等电位，降低雷电对设备的影响，机箱(7)采用密封机箱，对于电磁敏感区域采取屏蔽措施，在机箱(7)内布线，在走长布线和敏感信号线旁增加地线或地平面，对于进出机箱(7)的导线进行滤波处理；机箱(7)通过设计接地系统，防止静电积累； 电源模块(1)将飞机上电源转换为各个接口模块(2、3、4)所需的电压，在电源模块(1)上接入瞬态抑制一■极管，抑制瞬态尚压； 各个接口模块(2、3、4)采集由前端引线接口输入的开关量、模拟量、频率量和总线信号，在各接口模块(2、3、4)前端设计防雷电路，来保护后端电路不受雷电效应的影响； 所述防雷电路包括开关量电路，模拟量电路，频率信号、总线信号和电源信号电路；开关量和频率信号接口模块(2)进行开关量的采集，开关量电路采集多路信号，每路信号上串接150ΚΩ电阻和稳压二极管，在受到雷电感应电压冲击时，稳压二极管处于导通状态，雷电感应电压通过150ΚΩ电阻和稳压二极管，到后端电路的瞬态感应电压已降至毫伏级； 模拟信号接口模块(3)进行模拟量的采集，模拟量电路采集多路信号，每路信号上串接300ΚΩ电阻，在受到雷电感应电压冲击时，雷电感应电压通过300ΚΩ电阻后的电流小于后端电路中t吴拟开关能够承受的最大电流； 开关量和频率信号接口模块(2)还进行频率信号的采集，电源模块(1)采集电源信号，总线信号接口模块(4)采集总线信号，频率信号、总线信号和电源信号电路，接入瞬态抑制二极管来实现防雷，在数据采集器正常工作时，瞬态抑制二极管不工作，相当于开路，当高压脉冲到来时，瞬态抑制二极管以极高的速度将自身短路，吸收瞬间大电流，保护后端电路不受大电流影响。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有防雷功能的机载数据采集器，由机箱(7)、盖板(9)、母板(10)、电源模块(1)，开关量和频率信号接口模块(2)、模拟信号接口模块(3)、总线信号接口模块(4)、主计算机模块(5)、滤波盒(6)、电池盒(8)组成。本实用新型公开的机载数据采集器,从雷电间接效应所产生的不同影响出发，针对每种可能会产生的影响进行设计，提高机载数据采集器的稳定性和可靠性，使得产品在雷电天气的情况下可正常稳定地工作。
【IPC分类】B64D47/00, H02H9/04
【公开号】CN204956942
【申请号】CN201520522267
【发明人】任艳, 郭锁林, 袁媛
【申请人】陕西千山航空电子有限责任公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年7月17日