基于pmos管的直流瞬态浪涌电压抑制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子设备保护电路技术领域，具体涉及一种基于PM0S管的直流瞬态浪涌电压抑制电路。
【背景技术】
[0002]国家军标GJB181-86、GJB181A-2003等标准规定了机载电子设备必须能够承受一定的瞬态浪涌电压(如80V/50ms)。因此，机载电子设备均需要安装瞬态浪涌抑制模块。瞬态过压浪涌具有源阻抗低(0.5 Ω )、持续时间长(50ms)、总能量比较大等特点，瞬态浪涌抑制模块都是基于功率场效应管的控制电路来实现浪涌电压保护。目前基于功率场效应管设计的过压浪涌抑制模块有两种类型:NM0S管浪涌抑制模块和PM0S管浪涌抑制模块。
[0003]NM0S管浪涌抑制模块电路原理框图如图1所示。NM0S管浪涌抑制模块电路工作原理为:由采用稳压二极管和限流电阻构成的稳压电路给振荡电路供电。振荡电路采用NE555芯片，产生振幅12V的高频方波。由二极管、电阻与电容构成的电荷栗进行峰值检波和电平移位给栅极端电容充电。采样电路将输出端采样电压与电压控制电路的基准电压进行比较，控制场效应管栅极端的三极管的导通与截止，进而控制栅极端电容的电压。当正常输入28V电压时，栅源电压VeAV^thpNMOS管正向导通。当有80V浪涌电压时，输出端采样电压大于基准电压(2.5V)，栅极端三极管导通，栅极端电容放电，栅极电压下降，栅源电压VGS<0V, NM0S管截止。然后，输出电压下降，采样电压小于基准电压2.5V，栅极端三极管截止，电荷栗给栅极端电容充电，栅源电压VmMqth)，NM0S管正向导通。如此循环控制NM0S管，使输出电压不高于设定值36V。
[0004]PM0S管浪涌抑制模块电路原理类似降压型开关稳压电路，原理框图如图2所示。PM0S管浪涌抑制模块电路工作原理为:保护电路为稳压值15V的稳压二极管，以保护Vm电压不超PM0S管栅源击穿电压。采样电阻将输出端电压反馈至由三极管、偏置电阻等组成控制电路，控制PM0S管的栅极电压。当正常输入28V电压时，稳压二极管使栅源电压Vb= -15V，PMOS管正向导通。当有80V浪涌电压时，输出端采样电压大于2.5V，使得三极管基极电压正向偏置且νΒΕ>νΜ，三极管导通。进而导致控制端的三极管导通，PM0S管栅极电压上升，PM0S管截止。然后，输出电压下降，三极管νΒΕ〈νΜ，三极管截止。PM0S管栅极电压下拉，PM0S管导通。如此循环控制PM0S管，使输出电压不高于设定值36V。
[0005]由图1和图2可知，NM0S管浪涌抑制模块和PM0S管浪涌抑制模块均是由M0S管和控制电路组成。对于不同功率大小的浪涌抑制模块，其控制电路(原理和体积)基本一样，只是更换不能功率的M0S管。当浪涌抑制模块的功率较大时，由于M0S管的体积较大，因此控制电路体积占比抑制模块的体积较小。但是当浪涌抑制模块的功率较小时，所需的M0S管的体积较小，而控制电路仍旧一样。因此，小功率(小于50W)浪涌抑制模块的体积受到控制电路的限制，难以实现小型化。
【实用新型内容】
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]本实用新型要解决的技术问题是:如何设计一种电路原理简单、可靠性高、结构紧凑、体积小巧的小功率浪涌抑制电路。
[0008]( 二)技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于PM0S管的直流瞬态浪涌电压抑制电路，包括:场效应管Q1、二极管D1、电阻R1?R5、电容C1?C2、光电耦合器U1和三端可调分流基准源U2 ;
[0010]Q1的源极为电源输入端，与U1的第一端以及D1的一端连接，栅极与U1的第二端、D1的另一端以及R3的一端连接，漏极与C1的一端和R1的一端连接，并作为输出端；U1的第三端连接R5的一端，第四端连接C2的一端、U2的第一端以及R4的一端；C2的另一端连接C1的另一端U2的第二端、R1的另一端以及R2的一端；R4的另一端与R5的另一端及所述输出端连接。
[0011]优选地，U1的第三端和第四端为前级发光二极管的端口，第一端和第二端为后级三极管的端口。
[0012]优选地，R3的另一端、R2的另一端以及U2的第三端接地。
[0013](三)有益效果
[0014]本实用新型由三端可调分流基准源和光电耦合器为核心组成采样反馈控制电路，原理简单，易于实现，产品可靠性高，结构紧凑，体积较小，导通内阻低，发热量小，电压降小。
【附图说明】
[0015]图1为现有电荷栗充电驱动型浪涌抑制电路原理图；
[0016]图2为现有PM0S驱动型浪涌抑制电路原理图；
[0017]图3为本实用新型实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0018]为使本实用新型的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0019]如图3所示，本实用新型提供了一种基于PM0S管的直流瞬态浪涌电压抑制电路，包括:场效应管Q1、二极管D1、电阻R1?R5、电容C1?C2、光电耦合器U1和三端可调分流基准源U2 ；
[0020]Q1的源极为电源输入端，与U1的第一端以及D1的一端连接，栅极与U1的第二端、D1的另一端以及R3的一端连接，漏极与C1的一端和R1的一端连接，并作为输出端；U1的第三端连接R5的一端，第四端连接C2的一端、U2的第一端以及R4的一端；C2的另一端连接C1的另一端U2的第二端、R1的另一端以及R2的一端；R4的另一端与R5的另一端及所述输出端连接。
[0021]U1的第三端和第四端为前级发光二极管的端口，第一端和第二端为后级三极管的端口。
[0022]R3的另一端、R2的另一端以及U2的第三端接地。
[0023]由图3可知，本实用新型的浪涌抑制模块工作原理为:电源由P1端输入，经过场效应管Q1 (FQB22P10)输出到P2端，通过控制场效应管Q1的栅极电压，使其工作在饱和区、截止区或线性区的开关转换状态，通过场效应管Q1的开关损耗将过压浪涌能量转换成热能耗散，进而钳位输出端P2的电压。输入端P1端上电瞬间，由于场效应管Q1的栅极电压为低电平，场效应管Q1的栅源电压Vss小于-2V，场效应管Q1饱和导通，输出端P2的电压跟随输入端P1电压。由15V稳压二极管D1 (1N4744)和限流电阻R3 (27K)构成的稳压电路，以保护Vss电压不超PM0S管栅源击穿电压，保证Q1的正常工作。电阻R1和电阻R2组成电压采样电路，三端可调分流基准源U2 (TL431IDBV)、电阻R5 (5.1K)、电阻R4 (1K)和光电耦合器U1(PC817)组成采样反馈电路。当供电正常(B点电压小于36V)时，采样点E的电压VE小于2.5V,三端可调分流基准源U2截止，F点为高电平，光电耦合器U1前级二极管截止。当产生过压浪涌时(B点电压大于36V)，采样点E的电压VE大于2.5V,三端可调分流基准源U2导通，F点为低电平，光电耦合器U1前级二极管导通发光，光电耦合器U1后级三极管饱和导通，因此A、C两点间的电压VAC约为0.7V，即Q1的栅源电压V m约为-0.7V，场效应管Q1截止。然后，输出电压下降，采样点E的电压VE小于2.5V,三端可调分流基准源U2截止，F点为高电平，光电耦合器U1前级发光二极管截止，光电耦合器U1后级三极管截止，Vss为-15V，场效应管Q1又导通了。如此循环来控制场效应管Q1，使输出电压不高于设定值36V。电路中电组R4(1K)为三端可调分流基准源U2提供死区电流，保证低电压时场效应管Q1导通。电容C2(0.lyF)为三端可调分流基准源U2环路补偿网络，用于提升相位。电容C1(0.lyF)用于提高上电瞬间采样反馈响应时间。
[0024]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于PMOS管的直流瞬态浪涌电压抑制电路，其特征在于，包括:场效应管Q1、二极管D1、电阻R1?R5、电容C1?C2、光电耦合器U1和三端可调分流基准源U2 ； Q1的源极为电源输入端，与U1的第一端以及D1的一端连接，栅极与U1的第二端、D1的另一端以及R3的一端连接，漏极与C1的一端和R1的一端连接，并作为输出端；U1的第三端连接R5的一端，第四端连接C2的一端、U2的第一端以及R4的一端；C2的另一端连接C1的另一端U2的第二端、R1的另一端以及R2的一端；R4的另一端与R5的另一端及所述输出端连接。2.如权利要求1所述的基于PM0S管的直流瞬态浪涌电压抑制电路，其特征在于，U1的第三端和第四端为前级发光二极管的端口，第一端和第二端为后级三极管的端口。3.如权利要求1或2所述的基于PM0S管的直流瞬态浪涌电压抑制电路，其特征在于，R3的另一端、R2的另一端以及U2的第三端接地。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于PMOS管的直流瞬态浪涌电压抑制电路，属于电子设备保护电路领域。本实用新型由三端可调分流基准源和光电耦合器为核心组成采样反馈控制电路，原理简单，易于实现，产品可靠性高，结构紧凑，体积较小，导通内阻低，发热量小，电压降小。
【IPC分类】H02H9/04
【公开号】CN205092571
【申请号】CN201520891442
【发明人】周成龙, 李子森, 刘强, 郭艳辉, 丁永平, 王添文, 党丽, 苏醒, 杨宝山
【申请人】中国兵器工业新技术推广研究所, 北京中北创新科技发展有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月10日