专利名称：电力机车司机显示单元用电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力机车司机显示单元用电源。
背景技术：
司机显示单元是电力机车的重要部件，主要用于实时显示机车运行状态的各种信息和参数，以便机车司机能够及时准确了解机车当前运行情况，从而保证机车的安全运行；现有电力机车司机显示单元电源采用第三方采购器件，价格昂贵、输入电压范围窄、抗干扰能力差、不能抑制尖峰电压和浪涌电压、输出电压精度低、输出电压纹波高、可靠性低、维护成本高。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种可靠实用、节约成本的电力机车司机显示单元用电源。本发明的技术手段如下一种电力机车司机显示单元用电源，包括输入端子V+、输入端子V-、滤波电路、瞬态浪涌保护电路、DC-DC输出电路、输出端子5V+，输出端子5V-，输出端子12V+和输出端子12V-；所述滤波电路包括自恢复熔断器FUSE、压敏电阻MOV、瞬态电压抑制二极管TZ、压敏电阻MOV、滤波电感L0、滤波电容CO、共模电感L1、输出端子LV+和输出端子LV-;所述输入端子V+通过自恢复熔断器FUSE与压敏电阻MOV —端连接，所述压敏电阻MOV另一端连接输入端子V-;所述压敏电阻MOV两端并联接有瞬态电压抑制二极管TZ和由滤波电感LO、滤波电容CO串联构成的LC滤波支路；所述滤波电容CO两端分别通过共模电感LI的两个线圈连接输出端子LV+和输出端子LV-；所述瞬态浪涌保护电路包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，稳压二极管ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、ZD5，开关管 Ql、Q2，电容 C3、C4、C5、E3，二极管 Dl、D2，控制芯片 U1、输出端子DC+和输出端子DC-;所述电阻R4、稳压二极管ZDl和稳压二极管ZD3相互串联接在输出端子LV+和输出端子LV-之间；稳压二极管ZD3两端并联接有电阻R5 ；电阻R5 —端连接开关管Q2的栅极，另一端连接开关管Q2的源极；所述开关管Q2的漏极连接稳压二极管ZD2的阳极；所述稳压二极管ZD2的阴极分别连接开关管Ql的栅极、二极管Dl的阴极、稳压二极管ZD4的阴极和电阻R2 ;电阻R2的另一端连接开关管Ql的漏极和输出端子LV+ ;所述输出端子LV+通过电阻R3分别连接控制芯片Ul的4脚和8脚、稳压二极管ZD5的阴极、电容E3的正极和电阻R6 ；电阻R6的另一端连接控制芯片Ul的2脚、6脚并通过电阻R7连接控制芯片Ul的7脚；控制芯片Ul的2脚、6脚通过电容C4连接输出端子LV-;控制芯片Ul的5脚通过电容C3连接输出端子LV-;控制芯片Ul的I脚分别连接输出端子LV-和输出端子DC-;所述开关管Ql的源极分别连接稳压二极管ZD4的阳极、二极管D2的阳极和输出端子DC+ ;所述二极管D2的阴极连接二极管Dl的阳极并通过由电容C5和电阻R8构成的RC支路连接控制芯片Ul的3脚；所述DC-DC 输出电路包括电容 CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6，电感 L2、L3，电阻 RS1、RS2和电源模块U2、U3 ;所述电源模块U2的I脚分别连接输出端子DC+、电源模块U3的I脚并通过电容CYl与地连接；所述电源模块U2的2脚分别连接电源模块U2的3脚、输出端子DC-、电源模块U3的2脚、电源模块U3的3脚并通过电容CY2与地连接；所述电源模块U2的8脚通过电感L2分别连接电源模块U2的7脚和输出端子5V+ ;所述电源模块U2的6脚通过电阻RSl连接电源模块U2的7脚；所述电源模块U2的5脚分别连接电源模块U2的4脚、输出端子5V-并通过相互并联的电容CY4和CYO与地连接；所述电源模块U3的8脚通过电感L3分别连接电源模块U3的7脚和输出端子12V+ ;所述电源模块U3的6脚通过电阻RS2连接电源模块U3的7脚；所述电源模块U3的5脚分别连接电源模块U3的4脚、输出端子12V-并通过电容CY6与地连接；所述电源模块U2的8脚和电源模块U3的8脚分别通过电容CY3和电容CY5与地连接；进一步地，所述输出端子5V+和输出端子5V-之间接有相互并联的电容E1、电容 Cl和由电阻RO和发光二极管LEDO构成的5V显示支路；进一步地，所述输出端子12V+和输出端子12V-之间接有相互并联的电容E2、电容C2和由电阻Rl和发光二极管LEDl构成的12V显示支路；进一步地，所述控制芯片Ul为NE555 ；进一步地，所述电容0￥1、0￥2、0￥3、0￥4、0￥5、0￥6为安规电容。由于采用了上述技术方案，本发明提供的电力机车司机显示单元用电源，通过结合滤波电路、瞬态浪涌保护电路和DC-DC输出电路，实现输入电压范围为66 160V时输出电压为5V和12V提供给电力机车司机显示单元，输入电压范围宽，能够吸收和抑制尖峰电压和浪涌电压，同时可以承受50μ s的1800V直接瞬态电压，另外滤波电路保证了电源模块前端平滑和稳定的输入电压，瞬态浪涌保护电路实现了当输入电压瞬时超过160V时能够使其箝位在160V，当输入电压超过160V并持续一定时间时关断电源模块前端的输入电压，从而保护了 DC-DC输出电路中的电源模块，本发明抗干扰能力强、输出电压精度高、输出电压纹波低、可靠性高、维护成本低。
图1是本发明的结构框图；图2是本发明所述滤波电路的电路原理图；图3是本发明所述瞬态浪涌保护电路的电路原理图；图4是本发明所述DC-DC输出电路的电路原理图。
具体实施例方式如图1、图2、图3和图4所示的一种电力机车司机显示单元用电源，包括输入端子V+、输入端子V-、滤波电路、瞬态浪涌保护电路、DC-DC输出电路、输出端子5V+，输出端子5V-，输出端子12V+和输出端子12V-;所述滤波电路包括自恢复熔断器FUSE、压敏电阻MOV、瞬态电压抑制二极管TZ、压敏电阻MOV、滤波电感L0、滤波电容CO、共模电感L1、输出端子LV+和输出端子LV-;所述输入端子V+通过自恢复熔断器FUSE与压敏电阻MOV —端连接，所述压敏电阻MOV另一端连接输入端子V-;所述压敏电阻MOV两端并联接有瞬态电压抑制二极管TZ和由滤波电感L0、滤波电容CO串联构成的LC滤波支路；所述滤波电容CO两端分别通过共模电感LI的两个线圈连接输出端子LV+和输出端子LV-;所述瞬态浪涌保护电路包括电阻 Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，稳压二极管 ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、ZD5，开关管Q1、Q2，电容C3、C4、C5、E3，二极管D1、D2，控制芯片U1、输出端子DC+和输出端子DC-;所述电阻R4、稳压二极管ZDl和稳压二极管ZD3相互串联接在输出端子LV+和输出端子LV-之间；稳压二极管ZD3两端并联接有电阻R5 ；电阻R5 —端连接开关管Q2的栅极，另一端连接开关管Q2的源极；所述开关管Q2的漏极连接稳压二极管ZD2的阳极；所述稳压二极管ZD2的阴极分别连接开关管Ql的栅极、二极管Dl的阴极、稳压二极管ZD4的阴极和电阻R2 ;电阻R2的另一端连接开关管Ql的漏极和输出端子LV+ ;所述输出端子LV+通过电阻R3分别连接控制芯片Ul的4脚和8脚、稳压二极管ZD5的阴极、电容E3的正极和电阻R6 ;电阻R6的另一端连接控制芯片Ul的2脚、6脚并通过电阻R7连接控制芯片Ul的7脚；控制芯片Ul的2脚、6脚通过电容C4连接输出端子LV-;控制芯片Ul的5脚通过电容C3连接输出端子LV-;控制芯片Ul的I脚分别连接输出端子LV-和输出端子DC-;所述开关管Ql的源极分别连接稳压二极管ZD4的阳极、二极管D2的阳极和输出端子DC+ ;所述二极管D2的阴极连接二极管Dl的阳极并通过由电容C5和电阻R8构成的RC支路连接控制芯片Ul的3脚；所述DC-DC输出电路包括电容CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6,电感L2、L3,电阻RS1、RS2和电源模块U2、U3 ;所述电源模块U2的I脚分别连接输出端子DC+、电源模块U3的I脚并通过电容CYl与地连接；所述电源模块U2的2脚分别连接电源模块U2的3脚、输出端子DC-、电源模块U3的2脚、电源模块U3的3脚并通过电容CY2与地连接；所述电源模块U2的8脚通过电感L2分别连接电源模块U2的7脚和输出端子5V+ ;所述电源模块U2的6脚通过电阻RSl连接电源模块U2的7脚；所述电源模块U2的5脚分别连接电源模块U2的4脚、输出端子5V-并通过相互并联的电容CY4和CYO与地连接；所述电源模块U3的8脚通过电感L3分别连接电源模块U3的7脚和输出端子12V+ ;所述电源模块U3的6脚通过电阻RS2连接电源模块U3的7脚；所述电源模块U3的5脚分别连接电源模块U3的4脚、输出端子12V-并通过电容CY6与地连接；所述电源模块U2的8脚和电源模块U3的8脚分别通过电容CY3和电容CY5与地连接；进一步地，所述输出端子5V+和输出端子5V-之间接有相互并联的电容E1、电容Cl和由电阻RO和发光二极管LEDO构成的5V显示支路；所述输出端子12V+和输出端子12V-之间接有相互并联的电容E2、电容C2和由电阻Rl和发光二极管LEDl构成的12V显示支路；所述控制芯片Ul为NE555 ;所述电容CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6为安规电容。本发明所述滤波电路中自恢复熔断器FUSE当输入电流过大时能够瞬间熔断，当输入电流减小后自恢复以限制输入电流从而保护后端电路；瞬态电压抑制二极管TZ和压敏电阻MOV的联合使用能够更好的实现输入过压保护和浪涌电流吸收，使电源可以承受50 μ s的1800V直接瞬态电压；由滤波电感L0、滤波电容CO串联构成的LC滤波支路和共模电感LI分别过滤来自输入端的差模和共模电磁干扰，保证了电源模块前端平滑和稳定的输入电压；本发明所述瞬态浪涌保护电路当输入电压不大于160V时，控制芯片ΝΕ555的3脚输出高电平，开关管Ql闭合，输入电压直接输出到DC-DC输出电路的电源模块U2和U3输入端，使其正常输出+5V和+12V ;当输入电压出现超过160V的快速高压尖峰或浪涌电压时，稳压二极管ZDl和ZD3导通，稳压二极管ZDl可以用来箝制住高压尖峰，稳压二极管ZD3和电阻R5提高开关管Q2的驱动电压使其导通，这时电路通过电阻R2限流后，稳压二极管ZD2将电压箝位在160V,同时由于开关管Ql处于闭合状态，则输出端子DC+和输出端子DC-之间电压为160V减去开关管Ql的漏源压降；若输入浪涌电压超过160V且持续一段时间，输入电压经由电阻R3连接控制芯片NE555的8脚VDD，VDD通过电阻R6和电阻R7给电容C4充电，当电容C4两端电压大于2/3VDD时，控制芯片NE555翻转输出低电平，开关管Ql关断从而断开DC-DC输出电路的输入电压，瞬态浪涌保护电路保证了后续的DC-DC输出电路的输入电压在可靠的要求范围内，从而达到保护其中电源模块和电源可靠工作的目的；本发明所述DC-DC输出电路中电源模块U2和U3采用SynQor的IQlB系列模块，该模块输入电压范围66 160V、工作温度-40 100°C、具有加强绝缘等级、输入/输出隔离电压为4250V、绝缘电阻为IOOM Ω、效率为91% ;电容CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6采用安规电容，能够有效滤除共模和差模干扰，DC-DC输出电路的输出电压经过由电感L2和电容El、电容Cl构成的滤波支路以及由电感L3和电容E2、电容C2构成的滤波支路，使得为电力机车司机显示单元提供了平滑稳定的电源。 本发明提供的电力机车司机显示单元用电源，通过结合滤波电路、瞬态浪涌保护 电路和DC-DC输出电路，实现输入电压范围为66 160V时输出电压为5V和12V提供给电力机车司机显示单元，输入电压范围宽，能够吸收和抑制尖峰电压和浪涌电压，同时可以承受50 μ s的1800V直接瞬态电压，另外滤波电路保证了电源模块前端平滑和稳定的输入电压，瞬态浪涌保护电路实现了当输入电压瞬时超过160V时能够使其箝位在160V，当输入电压超过160V并持续一定时间时关断电源模块前端的输入电压，从而保护了 DC-DC输出电路中的电源模块，本发明抗干扰能力强、输出电压精度高、输出电压纹波低、可靠性高、维护成本低。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电力机车司机显示单元用电源，其特征在于包括 输入端子V+、输入端子V-、滤波电路、瞬态浪涌保护电路、DC-DC输出电路、输出端子5V+，输出端子5V-，输出端子12V+和输出端子12V-； 所述滤波电路包括自恢复熔断器FUSE、压敏电阻MOV、瞬态电压抑制二极管TZ、压敏电阻MOV、滤波电感L0、滤波电容CO、共模电感L1、输出端子LV+和输出端子LV-;所述输入端子V+通过自恢复熔断器FUSE与压敏电阻MOV —端连接，所述压敏电阻MOV另一端连接输入端子V-;所述压敏电阻MOV两端并联接有瞬态电压抑制二极管TZ和由滤波电感L0、滤波电容CO串联构成的LC滤波支路；所述滤波电容CO两端分别通过共模电感LI的两个线圈连接输出端子LV+和输出端子LV-； 所述瞬态浪涌保护电路包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，稳压二极管ZD1、ZD2、203、204、205，开关管叭、02，电容C3、C4、C5、E3，二极管D1、D2，控制芯片U1、输出端子DC+和输出端子DC-;所述电阻R4、稳压二极管ZDl和稳压二极管ZD3相互串联接在输出端子LV+和输出端子LV-之间；稳压二极管ZD3两端并联接有电阻R5 ；电阻R5 —端连接开关管Q2的栅极，另一端连接开关管Q2的源极；所述开关管Q2的漏极连接稳压二极管ZD2的阳极；所述稳压二极管ZD2的阴极分别连接开关管Ql的栅极、二极管Dl的阴极、稳压二极管ZD4的阴极和电阻R2 ;电阻R2的另一端连接开关管Ql的漏极和输出端子LV+ ;所述输出端子LV+通过电阻R3分别连接控制芯片Ul的4脚和8脚、稳压二极管ZD5的阴极、电容E3的正极和电阻R6 ;电阻R6的另一端连接控制芯片Ul的2脚、6脚并通过电阻R7连接控制芯片Ul的7脚；控制芯片Ul的2脚、6脚通过电容C4连接输出端子LV-;控制芯片Ul的5脚通过电容C3连接输出端子LV-;控制芯片Ul的I脚分别连接输出端子LV-和输出端子DC-;所述开关管Ql的源极分别连接稳压二极管ZD4的阳极、二极管D2的阳极和输出端子DC+;所述二极管D2的阴极连接二极管Dl的阳极并通过由电容C5和电阻R8构成的RC支路连接控制芯片Ul的3脚； 所述DC-DC输出电路包括电容CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6，电感L2、L3，电阻RS1、RS2和电源模块U2、U3 ;所述电源模块U2的I脚分别连接输出端子DC+、电源模块U3的I脚并通过电容CYl与地连接；所述电源模块U2的2脚分别连接电源模块U2的3脚、输出端子DC-、电源模块U3的2脚、电源模块U3的3脚并通过电容CY2与地连接；所述电源模块U2的8脚通过电感L2分别连接电源模块U2的7脚和输出端子5V+ ;所述电源模块U2的6脚通过电阻RSl连接电源模块U2的7脚；所述电源模块U2的5脚分别连接电源模块U2的4脚、输出端子5V-并通过相互并联的电容CY4和CYO与地连接；所述电源模块U3的8脚通过电感L3分别连接电源模块U3的7脚和输出端子12V+ ;所述电源模块U3的6脚通过电阻RS2连接电源模块U3的7脚；所述电源模块U3的5脚分别连接电源模块U3的4脚、输出端子12V-并通过电容CY6与地连接；所述电源模块U2的8脚和电源模块U3的8脚分别通过电容CY3和电容CY5与地连接。
2.根据权利要求1所述的一种电力机车司机显示单元用电源，其特征在于所述输出端子5V+和输出端子5V-之间接有相互并联的电容E1、电容Cl和由电阻RO和发光二极管LEDO构成的5V显示支路。
3.根据权利要求1所述的一种电力机车司机显示单元用电源，其特征在于所述输出端子12V+和输出端子12V-之间接有相互并联的电容E2、电容C2和由电阻Rl和发光二极管LEDl构成的12V显示支路。
4.根据权利要求1所述的一种电力机车司机显示单元用电源，其特征在于所述控制芯片 Ul 为 NE555。
5.根据权利要求1所述的一种电力机车司机显示单元用电源，其特征在于所述电容CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6 为安规电容。
全文摘要
本发明公开了一种电力机车司机显示单元用电源，包括输入端子V+、输入端子V-、滤波电路、瞬态浪涌保护电路、DC-DC输出电路、输出端子5V+，输出端子5V-，输出端子12V+和输出端子12V-；所述瞬态浪涌保护电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，稳压二极管ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、ZD5，开关管Q1、Q2，电容C3、C4、C5、E3，二极管D1、D2、控制芯片U1和输出端子DC+、输出端子DC-；本发明抗干扰能力强、输出电压精度高、输出电压纹波低、可靠性高、维护成本低。
文档编号H02M1/12GK103023305SQ20121056343
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者李壮, 樊世君 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司