专利名称：一种机载直流抗浪涌电路的制作方法
技术领域：
本实用新型主要适用于直流母线的浪涌保护，尤其适用于机载直流28V母线的浪 涌保护，以满足国军标GJB181-86/GJB181A-2003中关于直流^V供电的相关电源特性的要 求。
背景技术：
飞机供电特性明确规定飞机存在两种供电系统，即交流供电系统以及直流供电系 统。对于这两种供电系统均存在瞬态浪涌电压，而对于用电设备来说则必须具备抗这种瞬 态浪涌电压的能力，因此对机载设备电源的设计提出了更高的要求，同时也增加了设计难度。GJB181-86《飞机供电特性及对用点设备的要求》对直流28V用电设备做了如下要 求用电设备应经受五次过压浪涌，两次过压浪涌之间的时间间隔为1分钟。每次过压浪涌 的方法为首先用电设备在正常稳态电压下供电，然后使用电设备输入电压增加到80V，持 续时间50毫秒，最后输入电压恢复到正常稳态电压，过压浪涌后，用电设备不应发生故障。 即要求用电设备能够承受80V，50毫秒的浪涌电压。GJB181A-2003《飞机供电特性》对直流28V用电设备做了如下要求在供电系统非 正常工作期间，关键飞行设备和重要任务设备的输出性能应符合其专用规范的要求。只要 重要任务设备和一般任务设备的专用规范对供电系统非正常工作状态没有规定要求，则对 其不作性能要求，但不影响在随后正常供电条件下的工作性能。在供电系统恢复正常工作 时，各类用电设备应自动恢复规定的性能。直流28V供电系统非正常工作时其过压极限为 50V, 50毫秒。即要求用电设备能够承受50V，50毫秒的浪涌电压。目前对于这种浪涌电压的抑制有如下几种技术(1)使用气体放电管来抑制浪涌 电压。气体放电管是一种冷阴极放电管，管内充有惰性气体。气体放电管在电路中和被保 护的设备并联。没有浪涌电压时，放电管的阻抗非常大，不会导通。当浪涌电压侵入时，放 电管里的气体分子发生电离，产生出自由电子和正离子，这时气体就变得能导电了。此时， 管压降下降，使设备两端电压降低，这样给浪涌电压提供了泄放通路，保护设备或系统免受 雷电过电压的损坏。气体放电管对浪涌抑制波形如
图1所示。放电管允许的放电电流值和放电时间有关。电流愈大，不损坏放电管所允许的放 电时间就愈短。放电后，放电管要经过一段所谓恢复时间才能恢复原来的特性，放电电流 愈小，放是时间愈短，则恢复时间也愈短。气体放电管由于气体放电的特性，所以，它的浪涌 吸收能力较大，可大于IOkA(几十微秒)，但它对浪涌电压响应速度较低。(2)使用压敏电阻进行浪涌抑制。用于网络避雷器、信号避雷器的氧化锌压敏电阻 与低压电源避雷器所采用氧化锌压敏电阻抑制浪涌电压的原理和作用相同，但由于两者被 保护对象的耐压和抗浪涌能力不同，所以网络避雷器、信号避雷器选用的氧化锌压敏电阻 的压敏电压值和通流容量值就比较低。压敏电阻主要用于交流输入浪涌电压的抑制。(3)使用雪崩二极管进行浪涌抑制。雪崩二极管(硅瞬变电压吸收二极管)是利用PN结方反向击穿电压基本不随其电流而变化这一特性，来达到电压箝位目的。其特点是 在瞬间高能量冲击下，能以极高的速度改变本身的阻抗，由高阻变到低阻，从而吸收浪涌电 流。将管子两端电压箝制在允许的电压值上，保护了电路和设备的安全。硅雪崩二极管具有较快的响应速度，残留尖峰小，抑制效果好。同时，浪涌过后能 自行恢复，没有延时时间，但它承受浪涌能力比气体放电管低。(4)使用固体放电管进行浪涌抑制。固体放电管是一种新型的浪涌抑制器件，它 是基于晶闸管的原理和结构的二端负阻器件。固体放电管的工作状态如同一个开关，没有 浪涌时，其漏电流Idem极小(<5μΑ)，对系统无影响。一旦浪涌侵入，大于其断态峰值电压 Udkm时，产生雪崩效应；当浪涌电流超过开关电流Is，其电压即为导通电压叫(< 5V)，浪涌 电流就此旁路，实现了能量转移，从而保护了电子设备。浪涌之后，当电流降到最小维持电 流Ih值之下时，固体放电管自然恢复，回于阻断状态，其U-I特性曲线见图2。
发明内容鉴于现有技术各有其优缺点以及可以适用的范围不尽相同，尤其是对于军用机载 用电设备，由于要考虑环境要求，振动要求以及尺寸要求等，目前现有技术还不是很适合 用于机载小型化设备的浪涌抑制。本实用新型采用一种机载直流抗浪涌电路，其特征在 于，电阻与瞬态浪涌抑制二极管串联后并联于用电设备电源输入端或者电感与瞬态浪涌抑 制二极管串联后并联于用电设备电源输入端。所述机载直流抗浪涌电路，电阻(RO)取值 0. 25 Ω，功率3W ；瞬态浪涌抑制二极管(DO)取值导通电压Vr为48V或39V，功率5000W。所 述机载直流抗浪涌电路，电感(Li)取值lOOuH，内阻0. 1 Ω，最大导通电流5Α ；瞬态浪涌抑 制二极管(Dl)取值导通电压Vr为48V或39V，功率5000W。具体来说，本实用新型采用在 直流母线上串联低阻抗电阻或者电感以及和在直流母线上并联瞬变电压抑制二极管相结 合的方式进行浪涌抑制，专用于机载直流小功率用电设备的浪涌抑制。其基本电路如 图3，图4所示图5、图6、图7、图8是由图3、图4衍生出来的抗浪涌电路，其浪涌保护作用 更加完善。该电路已经应用于几个机载产品上，并经过产品电源特性试验检验，该电路能够 顺利抑制掉浪涌电压，使产品能够满足GJB181-86和GJB181A-2003中关于瞬态浪涌电压的 要求。本实用新型的目的是将瞬态浪涌电压抑制到用电设备可以承受的输入电压范围 之内，以保护用电设备在供电系统产生浪涌电压时不至于损坏。
以下结合附图本实用新型进一步说明。图1现有技术气体放电管浪涌抑制波形图； 图2现有技术固体放电管的伏安特性曲线；
图3是本实用新型基本浪涌电路示意图(电阻与瞬态电压抑制二极管配合使用)； 图4是本实用新型基本浪涌电路示意图(电感与瞬态电压抑制二极管配合使用)； 图5两级浪涌保护电路，GJB181-86供电系统正常浪涌是80V，50毫秒，单级浪涌保 护抑制对于瞬态电压抑制二极管其压力比较大，需要两级浪涌保护电路协同工作，根据经 验，第一级浪涌保护电路可以先将电压限制在50V，第二级浪涌保护电路再将50V限制在用
4电设备可以接受的输入电压范围之内；
图6单级浪涌保护电路，在电阻R之前加入具有低等效串联电阻的电容C，可以吸收部 分浪涌电压，可以缓解后面R与D组成的浪涌保护电路的压力；
图7对于机载直流28V供电系统来说，在用电设备的常态电流小于3A的情况下，该电 路对浪涌抑制是比较理想的电路，完全可以抑制掉GJB181-86规定的80V，50毫秒的供电系 统正常的浪涌电压；
图8该电路与图6电路的效果一致，控制好电感L的内阻，电感L可以视为电感和电阻 的组合，电感自身可以抑制瞬态电压抑制二极管放电瞬间的大电流，而放电瞬间的电压则 由电阻来承担。
具体实施方式本实用新型主要是为了让用电设备能够承受GJB181-86以及GJB181A-2003中供 电系统的正常浪涌电压，用电设备是否能够承受该浪涌电压主要取决于用电设备的电源部 分是否满足要求，因此在设计电源时将必须考虑浪涌抑制。对于机载航电产品，大部分产品 主要采用直流+28V输入，而且稳态电流均小于3A，如果该产品需要满足GJB181-86关于 浪涌保护的要求，则可以采用图7所示两级浪涌保护电路，C4-UC4-2可以选择63V，470uF 钽电容，R2-UR2-2选择3W，0. 25 Ω电阻，D2-1可以选择Vr为48V，5000W的瞬态电压抑制 二极管，D4-2可以选择Vr为39V，5000W的瞬态电压抑制二极管。如果该产品只需要满足 GJB181A-2003关于浪涌保护的要求，则可以采用图6所示单级浪涌保护电路，其中C3、R3、 D3取值如下C3可以选择63V，470uF钽电容，R3选择3W，0. 25Ω电阻，D3可以选择Vr为 39V，5000W的瞬态电压抑制二极管，这样可以在供电系统产生浪涌电压时将用电设备输入 端的电压限制在39V，在用电设备的正常输入电压范围之内。
权利要求1.一种机载直流抗浪涌电路，其特征在于，电阻与瞬态浪涌抑制二极管串联后并联于 用电设备电源输入端或者电感与瞬态浪涌抑制二极管串联后并联于用电设备电源输入端。
2.根据权利要求1所述机载直流抗浪涌电路，电阻(RO)取值0.25Ω，功率3W ；瞬态浪 涌抑制二极管(DO)取值导通电压Vr为48V或39V，功率5000W。
3.根据权利要求1所述机载直流抗浪涌电路，电感(Li)取值lOOuH，内阻0.1 Ω，最大 导通电流5Α ；瞬态浪涌抑制二极管(Dl)取值导通电压Vr为48V或39V，功率5000W。
专利摘要一种机载直流抗浪涌电路，其特征在于，电阻与瞬态浪涌抑制二极管串联后并联于用电设备电源输入端或者电感与瞬态浪涌抑制二极管串联后并联于用电设备电源输入端。本实用新型主要适用于直流母线的浪涌保护，尤其适用于机载直流28V母线的浪涌保护，以满足国军标GJB181-86/GJB181A-2003中关于直流28V供电的相关电源特性的要求。
文档编号H02H9/04GK201821093SQ20102027051
公开日2011年5月4日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者钟荣臻, 黄长清 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司