[实用新型]一种直流浪涌保护模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用有源器件对过高瞬态浪涌电压进行跟踪并抑制的直流浪涌保护模块，用于飞机、舰船、车辆等直流用电设备的电源输入保护。

背景技术

在飞机、舰船、车辆等领域直流供电系统中，由于发动机起动、开关或者负载接入切换等原因，容易产生过压电涌。特别地，在多电源系统中，由于电源切换原因，也容易产生过压或欠压电涌。如果不有效抑制过高的瞬态浪涌电压，会损伤用电设备电子器件。浪涌保护模块位于用电设备电源输入前端，当过压浪涌发生时能将电压钳位在用电设备允许的输入电压范围内。

通常有五种方法来获得浪涌保护。一是采用串联大功率电阻及并联瞬态电压抑制二极管使直流电压稳定在瞬态电压抑制二极管所钳位的电压上；二是采用过压保护单元及欠压保护单元监测电源输入端电压控制电子开关的通断，从而达到浪涌电压保护的目的；三是通过下游的直流直流转换器的使能引脚对结型场效应晶体管的栅极施加偏压，使源极输出电压约等于栅极电压达到浪涌保护的目的；四是采用多级浪涌钳位电路级联的方式，将大功率应用场合下过高的浪涌电压钳位到所允许的电压范围；五是采用多谐振荡电路及倍压整流电路等保证场效应管栅极电压与输出电压的差值能使场效应管始终处于导通状态，并使场效应管源极电压略低于栅极电压，从而达到抑制浪涌电压的目的。

然而第一种情况串联大功率电阻会额外损耗系统大量的功耗且产生大量的热量，不适合于大功率应用场合；第二种情况在过压时关闭电源输出，使下游设备在过压浪涌产生时产生瞬时掉电，需增加大容量储能电容来保证下游设备的连续工作；第三种情况引入了外部其它设备来提供偏压，不利于产品的独立工作；第四种情况采用级联方式应用于大功率电路中，产品体积较大，增加了器件数量，降低了可靠性；第五种情况采用的振荡电路及通过多二极管及电容组成的倍压整流电路，电路复杂，且使用器件较多，使产品体积较大。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直流浪涌保护模块，克服了传统技术中的浪涌保护电路功耗高、体积大、可靠性低及模块化程度低等不足，从而实现本实用新型的目的。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种直流浪涌保护模块，它包括大功率场效应管电路、基准电源电路、电压放大电路、电压钳位电路和保护电路；

所述大功率场效应管电路串联于电源输入主通道上，其漏极接电源输入端VIN+，源极接电源输出端VOUT+，栅极接电压钳位电路的输出端；

所述基准电源电路的一端接电源输入端VIN+，另一端接电压放大电路，第三端接输入电源负端VIN-；

所述电压放大电路的输入端连接基准电源电路输出端，电压放大电路的输出端接电压钳位电路的输入端；

所述电压钳位电路的输入端接电压放大电路，钳位电压电路的输出端接大功率场效应管电路的栅极，第三端接输入电源负端VIN-；

所述保护电路的一端接大功率场效应管电路的栅极及电压钳位电路，另一端接大功率场效应管电路的源极。

在本实用新型的一个实施例中，所述大功率场效应管电路由一个或多个N沟道功率场效应管并联组成，其最大输出电流为20A~40A。

在本实用新型的一个实施例中，所述基准源电路由基准源及若干电容电阻组成。

在本实用新型的一个实施例中，述电压放大电路包括电压增益放大驱动芯片及相关的电阻、电容、电感和二极管。

在本实用新型的一个实施例中，所述电压钳位电路包括电阻和稳压二极管，电阻的一端接电压放大电路的输出点，另一端同时接稳压二极管和大功率场效应管电路，稳压二极管另一端接VOUT-。

在本实用新型的一个实施例中，所述保护电路包括稳压二极管、电阻、电容。

在本实用新型的一个实施例中，所述输入电源采用28V直流电源。

本实用新型的有益效果在于：

1）本实用新型浪涌保护模块，采用大功率场效应管电路，具有导通内阻小，功耗低等优点，2A时产品功耗仅0.5W，20A时产品功耗仅1.7W，导通压降仅3.3mV/A；

2）本实用新型浪涌保护模块，采用基准电源电路及电压放大电路等有源器件，外围器件少，大大缩小了产品体积，额定电流1A时体积仅16mm×16mm×7.5mm，额定电流3A时体积仅21mm×21mm×9mm，额定电流10A时体积仅27.4mm×30mm×13mm，额定电流20A时体积仅40mm×40mm×13mm；