[实用新型]一种机载直流抗浪涌电路

说明书

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28V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10kA(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I_DRM极小(＜5μA)，对系统无影响。一旦浪涌侵入，大于其断态峰值电压U_DRM时，产生雪崩效应；当浪涌电流超过开关电流I_S，其电压即为导通电压U_T(＜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I_H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