防雷装置的制作方法

本实用新型专利涉及测试设备的防雷领域，具体涉及一种防雷装置。

背景技术：

闪电是一种高电压和大电流的自然放电现象。在地球的大气层中，平均每天发生约800万次闪电。由雷击引起的飞行事故时有发生。

雷电对飞机产生的危害主要分为直接效应(物理效应)和间接效应(电磁效应)两方面。其中，雷电间接效应是指伴随雷电放电产生的强电磁脉冲感应引起的过电压或过电流(包括雷电流通过结构时的IR阻性耦合)对飞机电气电子设备所造成的系统功能紊乱或丧失。

根据适航要求，某机载系统的数据处理单元需要进行闪电感应瞬变敏感性试验，即参照RTCA-DO160F标准，设备在感应电压为600V、感应电流为120A的条件下应能正常稳定工作。然而现有的测试设备在设计制造过程中并未考虑到雷电防护要求，在试验过程中，一旦施加上述感应电流，测试设备的元器件即会因为电压太大而被击穿损坏，使得试验无法继续进行。因此，需要对测试设备进行雷电防护处理。

然而，如果直接对原测试设备进行改型(即在相关信号及电源电路中加入防雷器件)，工作量大、成本高、且改造困难。同时，如果其它机载部件或系统的测试设备也有类似需求时，需对每套测试设备均进行改型处理，这样的处理方式增加了太多重复劳动，显得扩展性很差，不利于工作的开展。

技术实现要素：

基于上述背景，本实用新型公开一种防雷装置，既解决了要求的测试设备的雷电防护问题，同时考虑到扩展性要求，可以在其基础上进行简单改型以满足其它设备的雷电防护要求；此外，外接式的设计便于拆装和维护，便于各项试验的开展。

所述的一种防雷装置，包括：包括盒体、输入航插插座、输出航插插座、接地端口；所述盒体内安装有电路板和螺柱，通过螺柱将所述电路板固定在盒体底部；所述电路板上包含输入端接线端子、输出端接线端子、接地覆铜区域、雷电防护器件，通过所述接地覆铜区域设置于所述雷电防护器件一侧；所述接地覆铜区域通过电缆与所述接地端口连接；输入端接线端子通过电缆与所述输入航插插座连接，输出端接线端子直接与所述输出航插插座相连。

所述的输入航插插座是若干航插插座，是所述的防雷装置与被测设备的物理接口。

所述的输出航插插座输出接口是若干航插插座，是所述的防雷装置与测试设备的物理接口。

所述的盒体是所述的输入输出接口的载体，在其正面安装输入端航插插座，在其背面安装输出端航插插座，并开孔槽引出接地电缆。

所述的电路板两端安装有接线端子，一端引入含感应电流的信号，另一端引出滤除感应电流后的信号；所述的电路板左侧为接地覆铜区域，用于所述的电路板上接地信号的引出，并通过铜缆将所述的不同电路板的地信号进行短接；所述的电路板与电路板间通过所述的螺柱固定，并通过所述的螺栓固定在所述的盒体底座上。

进一步的，所述的盒体是所述的防雷装置的处理单元，内部安装有：导轨、短接端子、螺栓、电路板；其中，所述的导轨通过所述的螺栓固定在所述的盒体底座上，所述的短接端子安装在所述的导轨上，所述的短接端子用于部分相同信号电缆的短接。

所述的防雷方式采用二级防护和三级防护两种方式，电路板设有两层或三层，通过螺柱将所述电路板固定在盒体底部。

所述的二级防护主要针对直流电源，选用两种所述的防雷器件，分别进行过压防护和终端防护。

所述的三级防护主要针对各种信号，选用三种所述的防雷器件，分别进行过压防护、过流防护和终端防护。

所述雷电防护元器件包括过电压防护元器件GDT和终端防护元器件TVS，GDT与TVS均并联设置在输入端接线端子、输出端接线端子之间。

过电流防护元器件TBU串联设置于在输入端接线端子、输出端接线端子之间。

所述的盒体采用铝制型材；所述的所有短接线采用铜质电缆。

实用新型的防雷设备具有结构简单、布局紧凑、轻便易携的特点。模块化的设计方式使得设备易于维护升级，无须对测试设备进行重新设计即可满足设备的雷电防护要求，有效地降低了成本；且一旦需求发生变化时，改型方便。

附图说明

图1是本实用新型的防雷装置的外部正面结构示意图；

图2是本实用新型的防雷装置的外部背面结构示意图；

图3是本实用新型的防雷装置的内部结构的俯视图；

图4是本实用新型的防雷装置的内部结构电路板区域的正视图；

图5是本实用新型的防雷装置电路板的一种实例图；

图6是本实用新型的防雷装置电路板的另一种实例图；

图7是本实用新型的防雷装置接地电路板的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

图1、2是示意性地图示实用新型的防雷装置的盒体1的外部构造。盒体1的正面开有三个大小一致的孔槽，分别安装航插插座91、92、93。航插插座91、92、93通过航空电缆与被测设备进行连接；盒体1的背面开有一方槽，用于安装航插插座94。航插插座94通过测试电缆与测试设备进行连接；在盒体1背面的左下角处开有一小孔槽，为盒体1的接地端口99，用于内部电路的接地处理。

图3、图4图示了盒体1的内部构造。其中，短接端子5安装在导轨6上，导轨6通过螺栓安装在盒体1的底座上。

电路板2，包括电路板201～211，按照功能模块划分，分别安装在四块区域。电路板2之间通过螺柱上下分层连接在一起，并通过螺栓固定在盒体1的底座上。

电路板2的左侧均作了接地覆铜处理，通过铜缆短接，并接到盒体1的接地端口99处。

电路板2的两端分别安装有输入端接线端子和输出端接线端子4。输入端接线端子和输出端接线端子4用于被处理信号的输入输出。

图5、图6、图7为电路处理单元。

在本实例中，对所有差分、离散量、数字量、电源信号均作了最多为三级的保护处理。

进一步地，过电压保护处理元器件为气体放电管(99DT)。气体放电管的一端与被处理信号的输入端相连，另一端接地。

在本实施例中，根据背景中所述的试验要求，选用的气体放电管最大脉冲放电电压为650V。当外加电压增大到超过气体的绝缘强度且小于最大脉冲放电电压时，气体放电管两极间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平，从而对电路进行过电压保护。

过流保护选用瞬态阻断单元TBU。瞬态阻断单元的一端与被处理信号的输入端相连，另一端与处理后的信号的输出端相连。

在本实施例中，根据背景中所述的试验要求，选用的瞬态阻断单元的最大箝位电压为650V。同时，根据电路中实际电流要求，分别选用200mA或100mA两种型号的TBU管。其基本原理是，当经过空气放电管的脉冲电流过高时，TBU管即会在1ms内动作以阻止损害电流到达受保护的电路。

终端保护采用瞬态抑制二极管TVS。TVS管一端连接TBU管的输出端，另一端接地。

根据被处理信号的安全电平范围、传输速度，选择不同型号的TVS管。根据规定，直流电压按1.1～1.2倍来选取TVS管的最高反向工作电压，高速信号使用TVS时要考虑结电容，避免对高速信号产生影响，如百兆以太网TVS结电容不超过15pF等。

在本实施例中，对于28V离散量电路，TVS管选用型号为SMB933CA；以太网选用的TVS管型号为CDSOD323-T12C。

瞬态抑制二极管具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小、无噪声、价格低等优点，在离受保护单元最近的地方对设备进行防护。

在上述的电路板布置中，选用相同型号防雷器件及布局的电路板被安装在一起。

在本实施例中，由于处理的信号类型较多，有模拟信号、数字信号、电源信号等，因此其接地处理应按照图7所示的方式。其中模拟地通过电阻R1与地短接；电源地通过电阻R2与地短接；数字地则通过并联多个电阻、电容的方式与地短接，这样信号进行有效地隔离，最终所有地信号将短接在一起，并引出设备。