一种具有雷电防护功能的快取记录器的制作方法

本实用新型属于航空电子技术，涉及一种具有雷电防护功能的快取记录器。

背景技术：

飞行参数快取记录器，用于记录飞行数据，其能通过快速更换产品中的存储介质，快捷方便的获取飞行数据，缩短飞机维护时间，在飞机的日常维护中得到广泛使用。

飞机飞行时，常有雷击发生，雷电间接效应会对设备壳体及电缆端口产生感应电压，尤其在线缆及引线端口危险性最大，可烧毁电子元器件，使电子设备不能工作。中国民航局要求，适航机载设备需满足RTCA DO-160G第22章《雷电感应瞬态敏感性》试验要求。

然而现有技术快取记录器对雷电敏感性不高，无法满足RTCA DO-160G中的雷电感应瞬态敏感性试验要求。

技术实现要素：

实用新型目的：提供一种能够有效降低雷击风险，满足雷电感应瞬态敏感性试验要求的快取记录器。

技术方案：一种具有雷电防护功能的快取记录器，其包括防雷接口1，数据管理模块2和电源模块3，所述数据管理模块2通过伪并行总线接口与数据卡连接，并与防雷接口1连接，电源模块3为数据管理模块供电，所述防雷接口1 经信号线和电源线分别与机上设备和机上电源连接，且电源线设置有电源线防雷 101，信号线上设置有信号线防雷102。

所述电源线防雷101选用的防雷器件为双向TVS管，+28VDC连接双向TVS 管V1的一端，CGND连接双向TVS管V1的另一端；CGND连接双向TVS管V2 的一端，PGND连接双向TVS管V2的另一端；+28VDC连接双向TVS管V3的一端，PGND连接双向TVS管V3的另一端。

信号线防雷102由相互串接的两级防护电路组成，其中，气体放电管与限流电阻串接组成了一级防护电路，对雷电间接效应产生的感应脉冲电压进行第一级保护，二级防护电路是ESD保护电路，对差分信号进行双向残压吸收。

一级防护电路中的气体放电管选用陶瓷气体放电管。

气体放电管V5的1脚连接输入差分信号T+，与限流电阻R3串接后连接输出差分信号TX+；气体放电管V5的2脚连接CGND；气体放电管V5的3脚连接输入差分信号T-，与限流电阻R4串接后连接输出差分信号TX-；气体放电管V6的1脚连接输入差分信号R+，与限流电阻R5串接后连接输出差分信号RX+；气体放电管V6的2脚连接CGND；气体放电管V6的3脚连接输入差分信号R-，与限流电阻R6串接后连接输出差分信号RX-。

ESD保护电路是由小功率的TVS管串接二极管组成的瞬态电压泄放集成IC电路，其1脚和8脚连接差分信号TX+，2脚和7脚连接差分信号TX-，3脚和6脚连接差分信号RX+，4脚和5脚连接差分信号RX-。

数据管理模块2包括微处理器201、分别与微处理器201连接的有以太网收发器202、总线接口控制203和HDLC接口204，所述总线接口控制203通过伪并行总线接口与数据卡连接，完成将接收到的数据写入数据卡；以太网收发器202连接1 个以太网隔离变压器206之后连接1路以太网总线；HDLC接口204与微处理器201 连接，用于将接收到的1路HDLC总线送往微处理器201进行数据整理。

电源模块3包括顺次连接的电源输入保护电路301和DC/DC变换电路302，所述电源输入保护电路301外接机上电源，实现输入保护功能；DC/DC变换电路302 将外部输入的+28VDC电源转换为+3.3VDC及+1.5VDC输出给数据管理模块2。

有益效果：本实用新型快取记录器具有雷电防护功能，在发生雷电间接效应时，为避免电路板上相应电子元器件由于经受高压而损害，在连接到航空连接器上的电源线及信号线上都增加了防雷设计，通过防雷接口1将浪涌能量导入参考地，将线路上的电压箝位到安全范围内以保护后端电路免受损害，避免机载设备随飞机在空中飞行中遇到的雷电电气，造成产品失效的问题，使得产品能够在雷电天气的情况下可正常稳定地工作。

本实用新型在具有雷电防护功能的同时，还能保证信号线的正常传输性能。信号线防雷102具有很小的寄生电容，大小不超过7pF，不会影响信号线传输性能，可以保证原有的传输距离和传输速度。本实用新型具有1路HDLC总线接口，能够与飞行数据采集器交联，完成数据记录。本实用新型具有1路高速以太网接口，能够与地面设备进行快速通讯。

附图说明

图1是本实用新型具有雷电防护功能的快取记录器的原理框图。

图2是本实用新型的电源线防雷原理图。

图3是信号线防雷原理图。

图4是本实用新型的数据管理模块原理框图。

图5是本实用新型的电源模块原理框图。

其中，1-防雷接口，2-数据管理模块，3-电源模块，101-电源线防雷，102-信号线防雷，201-微处理器，202-以太网收发器、203-总线接口控制，204-HDLC接口， 205-以太网隔离变压器，301-电源输入保护电路，302-DC/DC变换电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

如图1所示，一种具有雷电防护功能的快取记录器由防雷接口1，数据管理模块2和电源模块3组成。所述防雷接口1包括电源线防雷101和信号线防雷 102，连接有HDLC总线、以太网总线和+28VDC电源。所述数据管理模块2通过伪并行总线接口与数据卡连接，将接收到的数据写入数据卡。所述电源模块3 输出数据管理模块2所需的+3.3VDC及+1.5VDC电源。

所述的防雷接口1包括电源线防雷101和信号线防雷102。如图2所示，所述电源线防雷101选用的防雷器件为双向TVS管，型号为SMDJ36CA。+28VDC 连接双向TVS管V1的一端，CGND连接双向TVS管V1的另一端；CGND连接双向TVS管V2的一端，PGND连接双向TVS管V2的另一端；+28VDC连接双向TVS 管V3的一端，PGND连接双向TVS管V3的另一端。

该器件将雷电间接效应产生的几百伏特高压箝位到58V，可保护电源线上的相关器件，免遭雷电损害。所述信号线防雷102采用两级防护的模式，以减小其寄生电容，保证信号线的正常传输性能。

如图3所示，所述的信号线防雷102由相互串接的两级防护电路组成。气体放电管与限流电阻串接组成了一级防护电路。其中，气体放电管V5的1脚连接输入差分信号T+，与限流电阻R3串接后连接输出差分信号TX+；气体放电管V5 的2脚连接CGND；气体放电管V5的3脚连接输入差分信号T-，与限流电阻R4 串接后连接输出差分信号TX-；气体放电管V6的1脚连接输入差分信号R+，与限流电阻R5串接后连接输出差分信号RX+；气体放电管V6的2脚连接CGND；气体放电管V6的3脚连接输入差分信号R-，与限流电阻R6串接后连接输出差分信号RX-。二级防护电路是ESD保护电路。其中，ESD保护电路是由小功率的 TVS管串接二极管组成的瞬态电压泄放集成IC电路。其1脚和8脚连接差分信号 TX+，2脚和7脚连接差分信号TX-，3脚和6脚连接差分信号RX+，4脚和5脚连接差分信号RX-。

气体放电管与限流电阻串接组成了一级防护电路，对雷电间接效应产生的感应脉冲电压进行第一级保护。一级防护电路中的气体放电管选用3RM090M-8陶瓷气体放电管，该器件将雷电间接效应产生的感应脉冲电压箝位到400V。二级防护电路是由小功率的TVS管串接二极管组成的瞬态电压泄放集成IC电路，可对差分信号进行双向残压吸收。二级防护电路选用UFS08A2.8L04ESD保护电路，该器件的最大箝位电压为8.5V。雷电间接效应所产生的感应脉冲电压经过信号线防雷102后，会被箝位为峰值电压为8.5V的脉冲信号，以保护后端电路。

如图3所示，所述的信号线防雷102具有很小的寄生电容，大小不超过7pF。在一级防护电路中，气体放电管的结电容小于2pF；在二级防护电路中，采用的防雷器件为ESD保护电路，其结电容小于5pF。两级防护电路的结电容之和不超过7pF。

如图4所示，所述的数据管理模块2包括微处理器201、分别与微处理器201 连接的有以太网收发器202、总线接口控制203和HDLC接口204。所述总线接口控制203通过伪并行总线接口与数据卡连接，完成将接收到的数据写入数据卡；以太网收发器202连接1个以太网隔离变压器205之后连接1路以太网总线； HDLC接口204与微处理器201连接，用于将接收到的1路HDLC总线送往微处理器201进行数据整理。

如图5所示，所述的电源模块3包括电源输入保护电路301和DC/DC变换电路302。所述电源输入保护电路301实现输入保护功能；DC/DC变换电路302 将外部输入的+28VDC电源转换为+3.3VDC及+1.5VDC输出，通过该电路可以输出数据管理模块2所需的+3.3VDC及+1.5VDC电源。

综上所述，本实用新型快取记录器在发生雷电间接效应时，为避免电路板上相应电子元器件由于经受高压而损害，在连接到航空连接器上的电源线及信号线上都增加了防雷设计，通过防雷接口1将浪涌能量导入参考地，将线路上的电压箝位到安全范围内以保护后端电路免受损害。而且信号线防雷102具有很小的寄生电容，大小不超过7pF，不会影响信号线传输性能，因此在具有雷电防护功能的同时，可以保证原有的传输距离和传输速度，实现信号线的正常传输。本实用新型具有1路HDLC总线接口，能够与飞行数据采集器交联，完成数据记录。本实用新型具有1路高速以太网接口，能够与地面设备进行快速通讯，飞行结束后，可通过地面设备下载、处理快取记录器中保存的数据。