[发明专利]一种直流浪涌抑制电路

说明书

本发明适用于直流电压浪涌抑制电路领域，提供了一种直流浪涌抑制电路，包括电子开关模块、限幅电路模块、输入端采样电路模块、电子开关模块的控制电路模块、输出端采样电路模块、限幅电路模块的控制电路模块，所述电子开关模块与限幅电路模块相并联，形成双通道电路，串联于直流电压输入端与输出端之间，所述电子开关模块通过输入端采样电路模块与控制电路模块进行采样与控制，限幅电路模块通过输出端采样电路模块与控制电路模块进行采样与控制，可有效解决经现有直流浪涌电压抑制电路的抑制电压高于正常电压、开关及限幅器件的导通电阻大小与调制电压范围相矛盾的问题。本发明广泛应用于各种需要抑制直流浪涌的场合。

技术领域

本发明涉及直流浪涌抑制技术领域，具体来说，涉及直流浪涌抑制电路。

背景技术

在电路系统中，由于存在诸如感性负载切换、重负载接入或断开、雷击、静电释放等各种各样的原因，电路系统在工作过程中，往往产生各种干扰电压，造成直流电源电压过高或过低,偏离工作电压的正常范围,影响电路系统的正常运行，甚至损坏电路系统。干扰电压的其中之一是尖峰电压，它的持续时间短，一般在微秒级，具有的能量较小，可采用瞬态电压抑制二极管(TVS二极管)、压敏电阻、气体放电管等元器件进行抑制；干扰电压的另一种为浪涌电压，通常是由于电源系统自身调节校正所引起的，它的持续时间较长，一般在几十毫秒至几百毫秒的范围，具有的能量较大，足以损坏压敏电阻等用来做保护的元器件，不能像抑制尖峰电压一样，简单地选用压敏电阻等元器件来解决。

现有技术的直流浪涌抑制电路原理框图如图1所示。

其工作原理是：当输入端电压处于正常范围时，“开关、限幅器件”完全导通，输出端电压略低于输入端电压(由“开关、限幅器件”的导通电阻和流过“开关、限幅器件”的电流决定)；当输入端出现过高的浪涌电压时，输出端采样电路将检测到电压过高，并输出信号给控制电路，再由控制电路处理后送给“开关、限幅器件”，使输出电压下降到设定值，进而保护后级电路不受输入端过高异常电压损坏。但存在如下问题：

1、如图1所示，输入与输出之间的通道仅有一个通道，即通过“开关、限幅器件”控制输出电压。该电路须具备如下两种功能：(1)在正常工作电压范围时，“开关、限幅器件”完全导通，输出电压接近于输入电压，电路的电压抑制功能不能启动，那么其设置的抑制电压值一定大于正常的工作电压范围值；如果将电路的抑制电压值设定为正常工作电压，那么输入为正常电压时，图1电路的电压抑制功能将有可能会启动，一旦启动，则“开关、限幅器件”不可能处于完全导通态，那么，输出端电压会下降，同时，“开关、限幅器件”自身功耗急剧增加，若无足够散热条件，“开关、限幅器件”将损坏，因此，在此种设计中，电路的抑制电压值必然高于正常工作电压值。(2)当输入端出现过高的浪涌电压时，“开关、限幅器件”输入、输出间电压升高，使输出端电压低于输入端电压，此时输出的电压值由电路设置的抑制电压值决定，可通过调节采样电路来调节该抑制电压，但不能将抑制电压调整到正常工作电压范围内，经直流浪涌电压抑制电路的抑制电压高于正常电压，如图2所示。

2、图1中使用的“开关、限幅器件”存在选型困难的问题。因其需完成两个功能：其一，在输入端为正常电压时，处于完全导通态，导通压降越小越好；其二，在输入端出现高的浪涌电压时，该“开关、限幅器件”输入、输出间电压上升，使输出端电压维持到设定的电压值。这里在“开关、限幅器件”的选型上将产生矛盾，其矛盾点在于：要求正常电压下，“开关、限幅器件”的导通压降越小越好，即导通电阻要尽量小，但同电流条件下，导通电阻越小的器件其能够调制的电压范围越窄，也就是说，它能够承受的漏极到源极的电压就越小(该电压主要由器件实际的安全工作区决定，与其额定电压关系不大)，往往需要通过并联多只“开关、限幅器件”的方式来分担电流，才能提高调制的电压范围；或者选用导通电阻大一些的“开关、限幅器件”，但这带来的问题就是其导通电阻变大，正常工作时的导通电压变大，致使输出端电压变小(输出端电压等于输入端电压减去“开关、限幅器件”的电压)，且正常工作电压下“开关、限幅器件”的自身功耗也会增大，因此，图1电路中，在追求电路有更小的导通压降且要兼顾调制电压性能时，会出现“开关、限幅器件”选型困难的问题。