机载浪涌抑制电路及振杆器的制作方法

1.本发明属于机载过压保护技术，具体涉及一种飞机机载浪涌抑制电路及振杆器
。


背景技术：

2.用电设备为了避免瞬时电流过大，烧坏设备，通常会采用电压抑制电路进行控制。
3.飞机上额定电压为28v的用电设备，为顺利通过80v浪涌的多次冲击，一般小电流用电设备的做法是在电路中并联大容量电容，但对于大电流工作的用电设备，比如电机，属感性负载，该方法无效。
4.还有常用tvs(瞬态电压抑制器)用于浪涌保护，但该器件存在首次保护后恢复时间长的缺点，对连续浪涌冲击无效。
5.某飞机驾驶杆告警振动所使用的振杆器需通过gjb181《飞机供电特性及对用电设备的要求》中有关“耐电压浪涌”的要求：需耐受80v、50ms浪涌电压5次，间隔1min。
6.飞机驾驶杆振杆器所使用的是直流电机，属感性器件，在额定电压28v下，电机本身的启动电流就是正常工作时的几倍。现有技术驾驶杆振杆器内的远端告警信号通过光电耦合器控制mos管开关，从而启停电机，电机回路串接的二极管可以用来采集其压降实现性能监控。光电耦合器用来隔离工作电源、控制信号、监控信号。试验中发现：若此时80v浪涌电压到来，电流会突然变得很大，会因过流而熔断保险或烧毁mos管，造成产品损坏。因此对电路提供过压保护的同时还要保证产品性能不下降。


技术实现要素：

7.本发明目的是：提供一种能够有效防止感性电机负载因工作电压突变而导致电流突变的机载浪涌抑制电路。
8.本发明的技术方案：一种机载浪涌抑制电路，其包括mos管、晶体管、稳压管、光电耦合器，其中，mos管的d端连接电机，s端经两个二极管后接地，晶体管集电极连接mos管的g端，发射极接地，基极经稳压管和电阻r2连接到工作电源，所述光电耦合器外接控制信号，其输出端一段连接在串联稳压管的电阻，另一端经电阻r4连接mos的g端和晶体管集电极，并经稳压管v4接地，所述稳压管串接电阻实现电压监控，提供电压保护，并在遇到浪涌电压时，即时拉低mos管的g级，从而关断mos管，在浪涌电压下降到设定值后，晶体管关断，通过r4、v4迅速恢复mos管g极电压，迎接下一次浪涌电压。
9.所述稳压管v1、v2、v3串接的击穿压降决定关断mos管的阈值，设定为36v左右。
10.所述稳压管v4、电阻r4用来设定mos管g级的开启电压，防止损坏mos管，稳压管v4设定阈值电压为12v、电流为5ma。
11.电阻r2是晶体管基极的限流电阻，其使基极电流在80v时电流为10ma。
12.所述电机两端设置有电机电感的电压泄放二极管。
13.所述mos管s端两个串联接地的二极管为能够通过压降进行采集电机启停信号的监控电路。
14.所述晶体管集电极和发射极之间并联有消除mos管g极的静电，便于mos管快速开关的电阻r3。
15.一种振杆器，其包括上述的机载浪涌抑制电路。
16.本发明的技术效果是：本发明设置一个电压监测电路，实现电压监控，提供电压保护，并在遇到浪涌电压时，即时拉低mos管的g级，从而关断mos管，在浪涌电压下降到设定值后，晶体管关断，通过r4、v4迅速恢复mos管g极电压，迎接下一次浪涌电压。产品结构简单、体积小、可靠性高，能够顺利通过国军标中“耐电压浪涌”的要求，解决现有技术驾驶杆振杆器以损坏的技术难题，具有较大的实际应用价值。
附图说明
17.图1是机载浪涌抑制电路示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.飞机某些告警信号会通过驾驶杆抖动来实现，本发明所述的振杆器就是利用直流电机带动驾驶杆抖动的产品。由于军品的特殊要求，需要产品满足gjb181《飞机供电特性及对用电设备的要求》中有关“耐电压浪涌”的要求：需耐受80v、50ms浪涌电压5次，间隔1min。同时，飞机驾驶杆振杆器体积小，内部电路安装空间的限制较大，要求机载浪涌抑制电路尽量小巧实用，因此用最少的器件实现保护功能也是本电路设计的要求之一。
20.请参阅图1，其是本发明机载浪涌抑制电路的示意图。本发明机载浪涌抑制电路结构简单，其包括mos管、晶体管、稳压管、光电耦合器以及电机。其中，mos管的d端连接电机，s端经两个二极管后接地，可控制电机的工作。所述晶体管集电极连接mos管的g端，发射极接地，基极经稳压管和电阻r2连接到工作电源，当浪涌电压到来时，可以即时拉低mos管的g级，从而关断mos管。所述光电耦合器外接控制信号，其输出端一段连接在串联稳压管的电阻，另一端经电阻r4连接mos的g端和晶体管集电极，并经稳压管v4接地。所述稳压管包括三个串联的稳压管v1、v2、v3，并串接电阻r2，通过电阻串接稳压管实现电压监控，保护过压值可任意设定，由串接的稳压管的压降之和决定。本实施例中，所述稳压管v1、v2、v3的压差决定保护电压值，其串接的击穿压降决定关断mos管的阈值，一般设定为36v左右。电阻r2是晶体管基极的限流电阻，阻值选取原则是使基极电流在80v时约为10ma左右。
21.所述光电耦合器输出端、电阻r4、稳压管v4形成回路，控制mos管开断。其中电阻r4是光电耦合器输出端的限流电阻，用于电压升高时防止光电耦合器损坏。稳压管v4的电压值即为mos管g级的电压值，用来设定mos管g级的开启电压，为防止损坏mos管，并考虑机载振杆器工作条件要求，本发明设定稳压管为12v、电流约为5ma左右。
22.所述电机两侧设置的d1是电机电感的电压泄放二极管，用于在电机停转瞬间释放电机电感的能量，避免损坏mos管和其他元器件。
23.所述设置在mos管s端两个串联接地的二极管d2、d3的作用是当电机运转时会产生
压降，可用于监控电路采集电机启停信号。即控制信号通过光电耦合器和mos管控制电机启停后，通过采集二极管d2、d3的电压值可判断电机是否处于转动或停止状态，通过此电压值反馈，形成闭环监控。
24.另外，所述电机两端通过电容c2、c3接地，并连接有c1和r1，用于消除电机干扰，满足电磁兼容要求。
25.所述晶体管集电极和发射极之间并联有消除mos管g极的静电，便于mos管快速开关的电阻r3。
26.本发明机载浪涌抑制电路实际工作时，
27.当工作电源电压正常时，电机的启停由“控制信号”经光电耦合器控制mos管的g极决定。
28.稳压管v1、v2、v3串接的击穿压降决定关断mos管的阈值，本实施例中，设定为36v左右。
29.浪涌电压到来时，当电压上升达到36v，启动晶体管导通，拉低mos管的g极，从而关断mos管。浪涌电压下降到低于36v时，晶体管关断，mos管g极电压由稳压管v4决定，由于mos管和稳压管的开关速度在纳秒级，故当毫秒级浪涌电压来时说可以迅速关断mos管，减小电路电流，保护电路元器件，当浪涌电压下降后又能迅速开启mos管，保证电机正常工作。
30.由于浪涌时间极短(50ms)，对正常工作的电机来说，极短的“停电”并不影响其功能，在感官上并不会感到电机停转。但此方法可以有效控制电路中的电流，从而实现浪涌电压的抑制。
31.gjb181《飞机供电特性及对用电设备的要求》中有关“耐尖峰电压”的要求：1min内600v10μs尖峰电压50次。当尖峰电压达到36v时，同样关断mos管。因为稳压管、晶体管等半导体器件的开关速度在纳秒级，完全可以实现对微秒级电压尖峰的抑制保护。
32.经试验验证，本发明电路能够在连续5次80v浪涌电压仍能够保持正常工作，有效满足gjb181《飞机供电特性及对用电设备的要求》中有关“耐尖峰电压”的要求。同时，所涉及零件小，电路结构简单，体积小，故障率低，可靠性高，能够满足驾驶杆振杆器的设计要求。
33.以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。