一种车载计算机电源及其浪涌电压抑制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于计算机电源技术领域，具体涉及一种军用车载计算机电源及其浪涌电压抑制方法。
【背景技术】
[0002]在计算机技术领域，计算速度的提高和功能的扩展使得计算机系统功耗增大，需要计算机电源提供更大的功率输出，且具有高转换效率以确保系统可靠运行。同时军用计算机是一种工作在恶劣环境下的计算机，它必须能够在很宽的温域内正常工作，并能经受严酷的冲击、振动、高低温循环以及电磁兼容性等例行试验。且由于军用供电设备的特殊使用环境，大负载的急剧变化可能导致电源供电系统会在短时间内出现电压大幅度下降或上升，当车载设备无法承受此浪涌电压时，会导致工作异常甚至引发供电故障。如在装甲车中，特殊负载的变化会导致前级电源输出的巨大波动，使其整体输出电压由正常工作时的24V下拉至6V、上冲至100V，如图1所示。
[0003]传统的车载计算机电源由保险及反接保护电路、瞬态抑制二极管、输入滤波电路、升压电路、DC/DC转换电路和输出滤波电路组成，如图2所示。其中DC/DC转换电路输入范围为18V?36V，24V正常输入时，升压电路处于待机状态，由DC/DC转换电路将24V输入转换为3.3V、5V和12V输出为计算机供电；6V浪涌电压输入时，升压电路工作，将6V升至18V以上，再经DC/DC转换电路输出；100V浪涌电压输入时，由瞬态抑制二极管吸收，并将电压钳位在36V以下，再经DC/DC转换电路输出。但随着电源设计功率的提高，6V浪涌电压时输入电流高达40A以上，使得升压电路中的元器件选型和布局布线难度增大；100V浪涌电压时间长达几十毫秒，会因瞬态抑制二极管无法有效吸收引发电源故障。
[0004]因此，有必要针对车载计算机电源面临的浪涌电压问题，提出一种有效的抑制方法，确保电源可靠工作。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种车载计算机电源及其浪涌电压抑制方法，用于实现车载计算机电源对车载供电系统中高电压浪涌和低电压浪涌的有效抑制，确保电源可靠工作。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种具有浪涌电压抑制功能的车载计算机电源，其特征在于，包括:依次连接的保险及反接保护电路、输入滤波电路、高电压浪涌抑制电路、三个升压电路、三个DC/DC转换电路和输出滤波电路；
[0007]所述保险及反接保护电路，用于在电源产生输入过流故障时保护前端供电系统，并在输入电压反接时保护电源不受损坏，将第一输出电压送至输入滤波电路；
[0008]所述输入滤波电路，用于对第一输出电压处理后得到第二输出电压，并将该第二输出电压送至高电压浪涌抑制电路；
[0009]所述高电压浪涌抑制电路，用于将第二输出电压上的高电压浪涌吸收，输出第三输出电压；
[0010]所述三个升压电路，用于在低电压浪涌时工作将第三输出电压升高，输出三路第四输出电压；
[0011]所述三个DC/DC转换电路，用于将三路第四输出电压隔离转换为三路第五输出电压；
[0012]所述输出滤波电路，用于对三路第五输出电压进行优化处理，输出低噪声的第六输出电压。
[0013]所述的车载计算机电源，其中，所述高电压浪涌抑制电路包括:滤波电容Cl、N沟道场效应管Q1、限流电阻R1、电压取样电阻R2、电压取样电阻R3、浪涌控制器Ul ；
[0014]所述高电压浪涌抑制电路中，输入电压为Vb和GND，输出电压为Vc和GND ;限流电阻Rl的一端连接输入电压Vb，限流电阻Rl的另一端连接浪涌控制器Ul的Vcc和滤波电容Cl的一端，滤波电容Cl的另一端连接GND ；N沟道场效应管Ql的漏极连接输入电压Vb，N沟道场效应管Ql的源极连接输出电压Vc，N沟道场效应管Ql的栅极连接浪涌控制器Ul的GATE ;浪涌控制器Ul的Vout连接输出电压Ne’浪涌控制器Ul的GND连接GND，浪涌控制器Ul的FB连接电压取样电阻R2的一端，同时连接电压取样电阻R3的一端；电压取样电阻R2的另一端连接输出电压Vc ；电压取样电阻R3的另一端连接GND。
[0015]所述的车载计算机电源，其中，浪涌控制器Ul利用输入电压Vb，通过限流电阻Rl和滤波电容Cl为其供电，控制N沟道场效应管Ql的导通状态，并输出电压Vc，Vc的大小由电压取样电阻R2和电压取样电阻R3决定:当Vb为正常值时，N沟道场效应管Ql完全导通；当Vb为高电压时，N沟道场效应管Ql不完全导通，工作在线性阻抗状态，承受Vb高于Vc的电压部分，发挥高电压浪涌抑制的作用。
[0016]所述的车载计算机电源，其中，任一所述升压电路包括储能电容C2、储能电容C3、储能电感L1、N沟道场效应管Q2、N沟道场效应管Q3、电压取样电阻R4、电压取样电阻R5、同步升压控制器U2、肖特基二极管Vl ；
[0017]任一所述升压电路中，输入电压为Vc和GND，输出电压为Vd和GND ;储能电容C2的一端连接输入电压Vc，储能电容C2的另一端连接GND ;同步升压控制器U2的Vcc连接输入电压Vc，同步升压控制器U2的GND连接GND，同步升压控制器U2的Gl连接N沟道场效应管Q2的栅极，同步升压控制器U2的G2连接N沟道场效应管Q3的栅极，同步升压控制器U2的FB连接电压取样电阻R4的一端，同时连接电压取样电阻R5的一端；电压取样电阻R4的另一端连接输出Vd ;电压取样电阻R5的另一端连接GND ;储能电感LI的一端连接输入Vc，储能电感LI的另一端连接N沟道场效应管Q2的漏极，同时连接N沟道场效应管Q3的源极和肖特基二极管Vl的阳极；肖特基二极管Vl的阴极连接输出Vd ;N沟道场效应管Q2的源极连接GND ；N沟道场效应管Q3的漏极连接输出Vd ;储能电容C3的一端连接输出Vd,储能电容C3的另一端连接GND。
[0018]所述的车载计算机电源，其中，同步升压控制器U2由输入电压Vc供电，通过控制N沟道场效应管Q2和N沟道场效应管Q3的导通和关断，输出电压Vd，Vd的大小由电压取样电阻R4和电压取样电阻R5决定，肖特基二极管Vl为N沟道场效应管Q3提供旁路:当Vc为正常值时，N沟道场效应管Q2关断，N沟道场效应管Q3完全导通，输入电压Vc经储能电感LI和N沟道场效应管Q3输出电压Vd ;当Vc为低电压时，N沟道场效应管Q2和N沟道场效应管Q3互补导通和关断，通过储能电感LI上能量的储存和释放，将储能电容C2上的电压Vc升高为储能电容C3上的电压Vd。
[0019]为了实现上述目的，本发明还提供一种车载计算机电源的浪涌电压抑制方法，其特征在于，包括:
[0020]步骤一，保险及反接保护电路在电源产生输入过流故障时保护前端供电系统，并在输入电压反接时保护电源不受损坏，将第一输出电压送至输入滤波电路；
[0021]步骤二，输入滤波电路对第一输出电压处理后得到第二输出电压，并将该第二输出电压送至高电压浪涌抑制电路；
[0022]步骤三，高电压浪涌抑制电路将第二输出电压上的高电压浪涌吸收，输出第三输出电压；
[0023]步骤四，三个升压电路在低电压浪涌时工作将第三输出电压升高，输出三路第四输出电压；
[0024]步骤五，三个DC/DC转换电路将三路第四输出电压隔离转换为三路第五输出电压；
[0025]步骤六，输出滤波电路对三路第五输出电压进行优化处理，输出低噪声的第六输出电压。
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