机载直流电源的利记博彩app

本发明涉及直流电源技术领域，更具体地说，涉及一种满足适航要求、具有防雷电，防浪涌、过压、过流保护以及欠压续流等功能的机载直流电源。

背景技术：

飞机在飞行时常会遭遇雷电袭击，雷电是一种自然现象，是天空中带电云层对另一种带异种电荷云层或带电云层对地迅猛放电过程。安装在机身具有金属结构件和符合蒙皮组件的飞机上的直流电源等航电设备，如果没有防雷措施，极有可能在遭受雷电直接攻击，或者受雷电瞬态感应电磁脉冲能量冲击中失效或者损坏；另外，在飞行过程中，还会因高空复杂环境、机载发电机工况变化、机载设备等交互干扰，造成的飞机机载设备供电电源出现电压尖峰、浪涌、欠压等现象，均会机载航电设备失效或者损坏。因此，机载航电设备的直流电源均需具有防雷电、防浪涌、过压、过流保护、欠压续流等功能，对飞机飞行安全极其重要。

当飞机在空中飞行时，若机载直流电源遭受雷击或者飞行设备交互干扰而导致航电系统不能正常工作，可能会产生灾难性的后果。因此机载直流电源的防雷电、防浪涌、过压、过流保护、欠压续流等功能是航电设备设计的重要内容。

技术实现要素：

针对机载中的直流电源在遭受雷电袭击或者机载发电机工况变化、机载设备等相互干扰时，飞机机载设备供电电源出现电压尖峰、浪涌、欠压等问题，提出一种满足适航要求、具有防雷电，防浪涌、过压、过流保护以及欠压续流等功能的机载直流电源，本发明旨在设计一种满足适航要求的机载直流电源。根据中国航空总局要求，机载设备需满足RTCA/AO-160F《机载设备环境条件和试验方法》适航要求第16章《电源输入》耐受非正常浪涌电压80V，持续100毫秒；电压尖锋600V，持续10微秒冲击；电源瞬态供电中断200毫秒的试验，及第22章《雷电感应瞬态敏感性》的试验要求。

一种机载直流电源，包括用于机载直流电源电路在受到雷电袭击时，迅速稳压、移掉大部分浪涌能量的防雷电电路，用于对电路中的高频干扰信号进行滤除的电源EMI滤波电路，用于对机载直流电源电压限流限压的具有防浪涌、过压以及过流的电压保护器电路以及用于将发电机发送过来的直流电压转换成航电设备常用直流稳压电源的防瞬态中断电源稳压电路，所述防瞬态中断电源稳压电路包括第一、二防瞬态中断直流稳压电源。

所述防雷电电路包括用于稳压和减少浪涌能量的第一、二、三陶瓷气体放电管，用于承受电路峰值电流的第一、二、三压敏电阻以及用于抑制脉冲能量的第一、二、三电压瞬态抑制二极管。

所述第一陶瓷气体放电管与所述第二陶瓷气体放电管连接，所述第一、二陶瓷气体放电管连接组成的第一防雷电串联电路接地，所述第三陶瓷气体放电管并联在所述第一防雷电串联电路的输出侧；所述第一压敏电阻与所述第二压敏电阻连接，所述第一、二压敏电阻连接组成的第二防雷电串联电路接地、所述第三压敏电阻并联在所述第二防雷电串联电路的输出侧；所述第一电压瞬态抑制二极管与所述第二电压瞬态抑制二极管连接，所述第一、二电压瞬态抑制二极管连接组成的第三防雷电串联电路接地、所述第三电压瞬态抑制二极管并联在所述第三防雷电串联电路的输出侧。

所述电源EMI滤波电路包括用于防电压浪涌的第一EMI电阻、用于对电路进行限流的第二EMI电阻、用于对电路进行过流保护的自恢复保险，用于对电路进行滤波的第一、二、三、四EMI电容以及贴片电感。

所述第一EMI电阻串联连接在电路中的正极；所述保险串联连接在所述第一EMI电阻与所述第二EMI电阻的中间；所述第一EMI电容与所述第二EMI电容组成的第一EMI串联电路接地、所述第一EMI串联电路的输入侧与第二EMI电阻并联连接，所述第三EMI电容与所述第四EMI电容组成的第二EMI串联电路并联于所述电源EMI滤波电路中，所述贴片电感串联连接在所述第一EMI串联电路与所述第二EMI串联电路的中间。

所述电压保护器电路包括防反接二极管，电压钳位二极管，稳压二极管，用于给所述稳压二极管供电的恒流源电路，用于调整电路电压的调整电路、采样电阻，第一、二稳压滤波电容，第一、二输出阻抗匹配电阻以及用于抑制高频谐波的第一、二抑制电感。

所述防反接二极管串联连接在电压保护器电路的正极，所述电压钳位二极管并联在所述防反接二极管的输出侧；所述恒流源电路并联在所述电压钳位二极管的输出侧，所述稳压二极管的一端与所述恒流源电路连接、另一端与所述电压保护器电路的负极连接；所述调整电路的输入端与所述恒流源电路连接、输出端与所述采用电阻串联连接；所述第一、二稳压滤波电容组成的滤波串联电路并联于所述采样电阻的输出侧；所述第一、二输出阻抗匹配电阻组成的匹配串联电路并联在所述滤波串联电路的输出侧；所述匹配电路的输出侧分别于所述第一、二抑制电感连接。

所述调整电路包括第一、二调整三极管以及第一、二调整二极管；所述第一调整三极管的集电极与所述第二调整三极管的基极连接，所述第一调整三极管的基极与所述第一调整二极管的输入端连接，所述第一调整二极管的输出端与所述第二调整二极管的输入端连接，所述第二调整二极管的输出端分别与所述第一三极管的发射极和第二三极管的集电极连接。

所述第一、二防瞬态中断直流稳压电源包括对电路进行反接保护的稳压电源防反接二极管、高频滤波电容、对电路进行供电的储能电容、输出电压可调的稳压芯片、电源芯片软启动电容以及输出电路。

所述稳压电源防反接二极管串联连接在电路的正极，所述高频滤波电容并联在所述稳压电源防反接二极管的输出侧，所述储能电容并联连接在所述高频滤波电容的输出侧，所述储能电容的输出侧与所述稳压芯片连接；所述稳压芯片的输出侧与所述输出电路连接；所述软启动电容分别与所述稳压芯片和电路的正极连接。

针对机载中的直流电源在遭受雷电袭击或者机载发电机工况变化、机载设备等相互干扰时，飞机机载设备供电电源出现电压尖峰、浪涌、欠压等问题，实施本发明提出的一种机载直流电源，克服了以往机载直流电源在遭受雷电袭击或者机载发电机工况变化、机载设备等相互干扰时出现的电压尖峰、浪涌、欠压等问题，同时也满足了中国航空总局关于机载设备需满足RTCA/AO-160F《机载设备环境条件和试验方法》适航要求第16章《电源输入》耐受非正常浪涌电压80V，持续100毫秒；电压尖锋600V，持续10微秒冲击；电源瞬态供电中断200毫秒的试验，及第22章《雷电感应瞬态敏感性》的试验要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中机载直流电源中直流电源组成实施例的组成逻辑示意图；

图2是本发明中机载直流电源中防雷电路实施例的示意图；

图3是本发明中本发明中机载直流电源中电源EMI滤波电路120实施例的示意图；

图4是本发明中本发明中机载直流电源中保护电路实施例的示意图；

图5是本发明中本发明中机载直流电源中3.3VDC防供电瞬态中断电源稳压电路实施例的示意图；

图6是本发明中本发明中机载直流电源中5VDC防供电瞬态中断电源稳压电路实施例的示意图。

具体实施方式

当飞机在空中飞行时，若机载直流电源遭受雷击或者飞行设备交互干扰而导致航电系统不能正常工作，可能会产生灾难性的后果。因此机载直流电源的防雷电、防浪涌、过压、过流保护、欠压续流等功能是航电设备设计的重要内容。

本发明要解决的问题是：飞机在飞行过程中，机载直流电源在遭受雷电袭击或者机载发电机工况变化、机载设备等相互干扰时，飞机机载设备供电电源出现电压尖峰、浪涌、欠压等问题。

图1是本发明中机载直流电源中直流电源组成实施例的组成逻辑示意图，如图1所示，本发明的技术方案是：本发明旨在设计一种满足适航要求的机载直流电源。根据中国航空总局要求，机载设备需满足RTCA/AO-160F《机载设备环境条件和试验方法》适航要求第16章《电源输入》耐受非正常浪涌电压80V，持续100毫秒；电压尖锋600V，持续10微秒冲击；电源瞬态供电中断200毫秒的试验，及第22章《雷电感应瞬态敏感性》的试验要求。机载直流电源包括防雷电电路110、电源EMI滤波电路120、电压保护器电路130以及防瞬态中断电源稳压电路；防雷电电路110在飞机收到雷电袭击时，能够迅速稳压、移掉大部分浪涌能量；电源EMI滤波电路120对机载直流电源中的高频干扰信号进行滤除，而允许航电设备正常工作时的频率信号进入；电压保护器电路130对电路进行限流限压，抑制非正常浪涌电压，将电源电压钳位在30VDC；防瞬态中断电源稳压电路防止供电电源瞬态中断，将从发电机传送过来的28VDC转换成航电设备常用的直流稳压电源3.3V和5VDC，并持续一段时间的供电。实施本发明提出的机载直流电源能够有效地解决飞机在飞行过程中，机载直流电源在遭受雷电袭击或者机载发电机工况变化、机载设备等相互干扰时，飞机机载设备供电电源出现电压尖峰、浪涌、欠压的问题，同时也符合RTCA/AO-160F《机载设备环境条件和试验方法》适航要求，下面将结合附图详细说明本发明。

一、防雷电电路110实施例

图2是本发明中机载直流电源中防雷电路实施例的示意图，如图2所示，防雷电电路110包括用于稳压和减少浪涌能量的第一、二、三陶瓷气体放电管(GDT1，GDT2，GDT3)，用于承受电路峰值电流的第一、二、三压敏电阻(VDR1，VDR2，VDR3)以及用于抑制脉冲能量的第一、二、三电压瞬态抑制二极管(TVS1，TVS2，TVS3)。

第一陶瓷气体放电管GDT1与第二陶瓷气体放电管GDT2连接，第一、二陶瓷气体放电管连接组成的第一防雷电串联电路接地(图中未示出)，第三陶瓷气体放电管GDT3并联在第一防雷电串联电路的输出侧；第一压敏电阻VDR1与第二压敏电阻VDR2连接，第一、二压敏电阻(VDR1，VDR2)连接组成的第二防雷电串联电路(图中未示出)接地、第三压敏电阻VDR3并联在第二防雷电串联电路的输出侧；第一电压瞬态抑制二极管TVS1与第二电压瞬态抑制二极管TVS2连接，第一、二电压瞬态抑制二极管(TVS1，TVS2)连接组成的第三防雷电串联电路(图中未示出)接地、第三电压瞬态抑制二极管TVS3并联在第三防雷电串联电路的输出侧。

防雷器件的加入不能影响线路的正常工作，这就要保证防雷器件的直流击穿电压的下限值必须高于线路的最大正常工作电压。确定线路所能承受的最高瞬时电压值，要确保防雷器件的冲击击穿电压值必须低于此值。以确保当瞬间过压来临时，防雷器件的反映速度快于线路的反映速度，抢先一步将过电压限制在安全值。根据线路中可能窜入的冲击电流强度，确定所选用防雷器件必须达到的耐冲击电流能力。当过电压消失后，要确保防雷器件及时恢复高阻态，以免影响线路的正常工作。

根据《雷电感应瞬态敏感性》的试验要求，机身内设备选择试验等级2，功能等级A，单次脉冲冲击波形5A号之峰值电压、电流为125V/400A，持续时间120us；多次脉冲冲击试验波形3号正弦衰减波或者余弦衰减波(1Mhz)之峰值电压、电流为250V/50A。根据公式：脉冲能量＝k*V(t)*I(t)*t，其中k是波形因子；V(t)表示最大钳位电压，I(t)表示击穿峰值电流；t表示半峰值电流的持续时间。

单次脉冲能量＝0.5*125V*400A*120*10-6s＝3J

多次脉冲能量＝0.86*250V*50A*1*10-6s＝0.01J

电路正常工作输入的最大电压为32.2V，防雷电路击穿保护电压本发明优选75V。

本发明的防雷保护电路采用三级复合型结构，防雷电路的前级器件是第一、二、三陶瓷气体放电管(GDT1，GDT2，GDT3)，其内部充有一定种类和浓度的惰性气体，当浪涌电压出现时，管内气体被电离放电，使管两端的电压迅速下降，将大部分浪涌能量转移掉。当浪涌消失后，其阻抗又恢复至无穷大。其优点：体积小，承受放电电流大，通流能力(10-15KA)，寄生电容小，漏电流小。本发明选用的第一、二、三陶瓷气体放电管(GDT1，GDT2，GDT3)优选型号为UN2E5-75L，击穿电压75V，耐受电流5000A，耐受脉冲能量7.5J。

防雷电路中间级防护电路是金属氧化物第一、二、三压敏电阻(VDR1，VDR2，VDR3)，本发明的优选型号为V68ZA10P，其特点是峰值电流承受能力大，最大可达10000A，承受脉冲能量33J，寄生电容10000pF，两极间电容对电源线起到一定的滤波作用。

防雷电路中后级防护电路是第一、二、三瞬态电压抑制二极管(TVS1，TVS2，TVS3)，本发明的优选型号为SMDJ75A，其特点是响应时间快速(ns级)，抑制脉冲能量大，可达3000W，承受脉冲能量3.5J。

本领域技术人员知悉：虽然本实施例中的防雷电电路110虽然采用前级、中间级以及后级组成的三级复合结构，但是在实际的实施中根据实际需要可以是四级复合结构或其它更多级电路复合结构电路，本实施例中每一级电路中的单个元件并联在该级串联电路中的输出侧，但是在实施过程中该级串联电路也可以并联在单个元件的输出侧。

防雷器件分别跨接在电源正极与壳地，电源负极与壳地，电源正极与电源负极之间。当防雷器件两极受到雷电瞬态高能量冲击时，能以ns级的速度，将两级间的高阻抗变成低阻抗，从壳地泄放高达数kW的浪涌功率，使两极间的电压钳位于一个预定值，有效保护其后级电子电路的敏感器件免受浪涌脉冲的破坏。

二、电源EMI滤波电路120实施例

图3是本发明中本发明中机载直流电源中电源EMI滤波电路120实施例的示意图，如图3所示，电源EMI滤波电路120包括用于防电压浪涌的第一EMI电阻Rn1、用于对电路进行限流的第二EMI电阻R1、用于对电路进行过流保护的自恢复保险F1，用于对电路进行滤波的第一、二、三、四EMI电容(C1，C2，C3，C4)以及共模电感T1。

第一EMI电阻Rn1串联连接在电路中的正极；保险串联连接在第一EMI电阻Rn1与第二EMI电阻R1的中间；第一EMI电容C1与第二EMI电容C2组成的第一EMI串联电路接地、第一EMI串联电路(图中未示出)的输入侧与第二EMI电阻R1并联连接，第三EMI电容C3与第四EMI电容C4组成的第二EMI串联电路(图中未示出)并联于电源EMI滤波电路120中，共模电感T1串联连接在第一EMI串联电路与第二EMI串联电路的中间。

EMI滤波器由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路，其作用是允许设备正常工作时的频率信号进入设备，而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。本发明中的EMI滤波器电路，其功能是抑制电源线中的高频脉冲分量，高频电容C1～C3与共模电感可有效地抑制电源中的高频脉冲分量。

第一EMI电阻Rn1为负温度系数防电压浪涌NTC电阻，优选型号为10D10R，F1为自恢复保险丝，第二EMI电阻R1为限流电阻，10欧姆功率1W，第一、二、三、四EMI电容C1～C4为高频滤波电容，T1为贴片式共模电感。

三、电压保护器电路130实施例

电压保护器电路130包括防反接二极管D1，电压钳位二极管D2，稳压二极管D5，用于给稳压二极管供电的恒流源电路131，用于调整电路电压的调整电路132、电流采样电阻R5，第一、二稳压滤波电容(C7，C8)，第一、二输出阻抗匹配电阻(R6，R7)以及用于抑制高频谐波的第一、二抑制电感(L1，L2)。

防反接二极管D1串联连接在电压保护器电路130的正极，电压钳位二极管D2并联在防反接二极管D1的输出侧；恒流源电路131并联在电压钳位二极管D2的输出侧，稳压二极管D5的一端与恒流源电路131连接、另一端与电压保护器电路130的负极连接；调整电路132的输入端与恒流源电路131连接、输出端与电流采样电阻R5串联连接；第一、二稳压滤波电容(C7，C8)组成的滤波串联电路(图中未示出)并联于采样电阻R5的输出侧；第一、二输出阻抗匹配电阻(R6，R7)组成的匹配串联电路并联在滤波串联电路的输出侧；匹配电路的输出侧分别于第一、二抑制电感(L1，L2)连接。

调整电路包括第一、二调整三极管(Q2，Q3)以及第一、二调整二极管(D6，D7)；第一调整三极管Q2的集电极与第二调整三极管Q3的基极连接，第一调整三极管Q2的基极与第一调整二极管D6的输入端连接，第一调整二极管D6的输出端与第二调整二极管D7的输入端连接，第二调整二极管D7的输出端与电流采样电阻R5输出端连接。

D1为防电源反接保护二极管，优选型号为S1J，D2为电压钳位二极管，优选型号为SMCJ78A，泄放高于78V的瞬态脉冲能量，将浪涌电压钳位在78V。D3、D4为二极管BAS16，与电阻R2、R3、三极管Q1组成恒流源给稳压二极管D5供电，当电源电压高于30V时，D5稳压管工作将阴极电压钳位在30V。

过压、过流保护电路工作原理为：R5为电流采样电阻，也是电流过流保护电阻。第一调整三极管Q2的B极被钳位在30V，当第一调整三极管Q2的C、E极导通时，流经R5的电流增大，使第一调整三极管Q2的E极电压增大直至第一调整三极管Q2的BE极出现临界反偏，第一调整三极管Q2开始截止，当第一调整三极管Q2截止，第二调整三极管Q3截止，流经R5的电流减少，R5两端电压下降，第一调整三极管Q2的BE极电压正偏，第一调整三极管Q2又开始导通，所以第一调整三极管Q2一直工作在开关状态，使得第一调整三极管Q2三极管BE电压与电流采样电阻R5的电压之和不大于二极管第一调整二极管D6、第二调整二极管D7的管压降，同时使第二调整三极管Q3也工作在开关功率调整状态，从而将输出电压稳压在最高30V，最大输出电流1A；当输入电压低于30V时，输出端电压跟随输入端电压。其中C7、C8为第一、二稳压滤波电容，R6、R7为第一、二输出阻抗匹配电阻，第一、二抑制电感L1、L2电感可抑制电源高频谐波。

电压保护器电路130，其功能是限流限压，抑制非正常浪涌电压，将电源电压钳位在30VDC。瞬态电压抑制二极管优选型号为SMCJ78A，工作电压78V能耐受非正常浪涌电压80V，持续100毫秒；电压尖锋600V，持续10微秒冲击；保护后级电源稳压器件免受高压冲击。

四、第一、二防瞬态中断直流稳压电源实施例

图5是本发明中本发明中机载直流电源中3.3VDC防供电瞬态中断电源稳压电路实施例的示意图，图6是本发明中本发明中机载直流电源中5VDC防供电瞬态中断电源稳压电路实施例的示意图，如图5和6所示，第一、二防瞬态中断直流稳压电源(140，150)包括对电路进行反接保护的稳压电源防反接二极管(D402，D403)、高频滤波电容(C402，C403)、对电路进行供电的储能电容(C430，C431)、输出电压可调的稳压芯片(U402，U403)、电源芯片软启动电容(C411，C412)以及第一、二输出电路(141，D151)。

稳压电源防反接二极管(D402，D403)串联连接在电路的正极，高频滤波电容(C402，C403)并联在稳压电源防反接二极管(D402，D403)的输出侧，储能电容(C430，C431)并联连接在高频滤波电容(C402，C403)的输出侧，储能电容(C430，C431)的输出侧与稳压芯片(U402，U403)连接；稳压芯片(U402，U403)的输出侧与输出电路连接；软启动电容(C411，C412)分别与稳压芯片(U402，U403)和电路的正极连接。

第一防瞬态中断直流稳压电源140，其功能是将从发电机过来的28VDC转换成航电设备常用的直流稳压电源3.3V，其中D402为防电源反接保护二极管，C402为高频滤波电容10nF/100V，其中C430储能电容1000uF，当发电机的供电瞬态中断时，储能电容C430给后级稳压芯片持续供电至少200ms。U403为输出电压可调高效率(功率转化85％)稳压芯片，优选型号为LM2825N-ADJ，C411为电源芯片软启动电容，防上电非稳态冲击，当上电时稳压芯片内位给电容C411缓慢充电至高电平时稳压芯片才正常工作。

具有防供电瞬态中断与3.3VDC电源稳压电路，其功能是将从发电机过来的28VDC转换成航电设备常用的直流稳压电源3.3V，同时C430储能电容1000uF，当发电机的供电瞬态中断时，储能电容C430给后级稳压芯片持续供电至少200ms。

第二防瞬态中断直流稳压电源150，其功能是将从发电机过来的28VDC转换成航电设备常用的直流稳压电源5V，其中D403为防电源反接保护二极管，C403为高频滤波电容10nF/100V，其中C431储能电容1000uF，当发电机的供电瞬态中断时，储能电容给后级稳压芯片持续供电至少200ms。

针对机载中的直流电源在遭受雷电袭击或者机载发电机工况变化、机载设备等相互干扰时，飞机机载设备供电电源出现电压尖峰、浪涌、欠压等问题，实施本发明提出的一种机载直流电源，克服了以往机载直流电源在遭受雷电袭击或者机载发电机工况变化、机载设备等相互干扰时出现的电压尖峰、浪涌、欠压等问题，同时也满足了中国航空总局关于机载设备需满足RTCA/AO-160F《机载设备环境条件和试验方法》适航要求第16章《电源输入》耐受非正常浪涌电压80V，持续100毫秒；电压尖锋600V，持续10微秒冲击；电源瞬态供电中断200毫秒的试验，及第22章《雷电感应瞬态敏感性》的试验要求。

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，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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。