一种小型化的开关机及浪涌电流保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及电源保护领域，尤其涉及一种小型化的开关机及浪涌电流保护电路。


背景技术：

2.近年来飞行器的功能要求越来越强大、任务要求越来越复杂，搭载的用电设备数量和种类越来越多，电源系统的重量和体积越来越大，而飞行器自身平台的限制，对电源系统内部模块体积与重量越来越苛刻。飞行器电源系统中，每个电源模块要求需要设计开关，控制电源上电与下电；同时电源输入端需要设置输入大电容完成滤波及储能，由于有大电容，在加电时，会产生很大输入浪涌电流，需要设计浪涌电流抑制电路，保障电容电压的平稳上升；系统控制电源的上电与下电，需要与电源的输入电压隔离，保证自身电路不受干扰。


技术实现要素：

3.为解决现有的技术问题，本实用新型提供了一种小型化的开关机及浪涌电流保护电路。
4.本实用新型的具体内容如下：一种小型化的开关机及浪涌电流保护电路，包括驱动延时电路、电容滤波电路、上电控制电路和执行电路；所述驱动延时电路包括驱动供电电路和延时电路，驱动供电电路为后级电路提供电压，延时电路为执行电路提供延时；所述电容滤波电路与驱动延时电路、执行电路相连；所述上电控制电路分别与驱动供电电路和延时电路相连并控制两者之间的通断；所述执行电路包括开关机电路和浪涌保护电路，上电控制电路开通时，开关机电路立刻开通，浪涌保护电路延时开通，电容滤波电路的电容充电。
5.进一步的，所述驱动供电电路包括电阻r1、电阻r2和稳压管v1，电阻r1的一端接输入母线的正端vin+，另一端与电阻r2的一端相接，电阻r2的另一端与稳压管v1的阴极相接，稳压管v1的阳极接输入母线的负端vin
‑
，稳压管v1的阴极还连接上电控制电路。
6.进一步的，所述延时电路包括电阻r3、电阻r4、电容c1和二极管v2，电容c1两端连接浪涌保护电路，电阻r3的一端接光耦v5的e极及电阻r4的一端，另一端接输入母线的负端vin
‑
，电阻r4的另一端与浪涌保护电路相连，二极管v2与电阻r4并联，二极管v2的正极与浪涌保护电路相连。
7.进一步的，所述上电控制电路包括光耦v5，光耦v5的输入端受控制电平控制，光耦v5的输出端分别连接在驱动供电电路和延时电路之间。
8.进一步的，所述上电控制电路还包括电阻r7、电阻r8、稳压管v6和mos管v7，控制电平通过con+及con
‑
输入，电阻r7的一端与控制电平输入正端con+相联，电阻r7的另一端与光耦v5的a极，稳压管v6的阴极与控制电平输入正端con+相接，稳压管v6的阳极与电阻r8和mos管v7的g极相接，电阻r8的另一端以及mos管v7的s极与控制电平输入负端con
‑
相联，光
耦v5的k极与稳压管v6的d极相连。
9.进一步的，所述开关机电路包括括mos管v3，mos管v3的s极与输入母线的负端vin
‑
相连，mos管v3的d极与浪涌保护电路相连。
10.进一步的，所述浪涌保护电路包括mos管v4及防浪涌电阻r5，mos管v3的d极与mos管v4的s极相联，防浪涌电阻r5一端接v4的d极，另一端接v4的s极，v4的d极与输出的负端vout
‑
相连。
11.进一步的，所述电容滤波电路包括电容c2和电阻r6，电容c2正极与输入母线的正端vin+和输出的正端vout+相接，电容c2负极与输出的负端vout
‑
相接，输出的负端vout
‑
与mos管v4的d极相连，电阻r6并联在电容c2的两端。
12.进一步的，延时电路的延时时间大于电容c2的充电时间。
13.在上电控制电路输入控制电平之后，驱动供电电路为后级电路驱动供电，由于设置了延时电路，开关机电路立刻开通，浪涌保护电路延时开通，电容滤波电路充电，抑制浪涌电流。电路结构简洁高效，外围器件少，能够做到小型化，适用于飞行器的电源系统要求。
附图说明
14.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步阐明。
15.图1为本实用新型的小型化的开关机及浪涌电流保护电路的示意图。
具体实施方式
16.结合图1，本实施例公开了一种小型化的开关机及浪涌电流保护电路，包括驱动延时电路、电容滤波电路、上电控制电路和执行电路。其中，驱动延时电路包括驱动供电电路和延时电路，驱动供电电路为后级电路提供电压，延时电路为执行电路提供延时；电容滤波电路与驱动延时电路、执行电路、输出端相连；上电控制电路分别与驱动供电电路和延时电路相连控制两者之间的通断；执行电路包括开关机电路和浪涌保护电路，上电控制电路开通时，开关机电路立刻开通，浪涌保护电路延时开通，电容滤波电路的电容充电。
17.驱动延时电路包括电阻r1
‑
r4、稳压管v1、二极管v2及电容c1。电容滤波电路包括电容c2和电阻r6。上电控制电路包括电阻r7
‑
r8、稳压管v6、mos管v7及光耦v5。执行电路包括mos管v3、v4及防浪涌电阻r5。
18.其中，驱动延时电路的驱动供电电路结构如下：电阻r1的一端接输入母线的正端vin+，另一端与电阻r2的一端相接，电阻r2的另一端与稳压管v1的阴极相接，稳压管v1的阳极接输入母线的负端vin
‑
。
19.电阻r1与r2及稳压管v1将母线电压分压产生为一个辅助电压，为后级mos管驱动提供电压，电阻r1与r2一般为高阻值电阻，稳压管v1一般为低压稳压管。本实施例中，输入母线电压为270v，电阻r1和r2为50kω，稳压管v1为15v。
20.驱动延时电路的延时电路包括电阻r3、电阻r4、二极管v2及电容c1。电容c1一端接mos管v4的g极，另一端接mos管v4的s极，电阻r3的一端接光耦v5的e极及电阻r4的一端，另一端接输入母线的负端vin
‑
，电阻r4的另一端与mos管v4的g极相连，二极管v2与电阻r4并联，二极管v2的正极接mos管v4的g极。
21.延时电路的延时时间为r4*c1，关机后电容c1上的电压通过二极管v2及电阻r3快
速放电。二极管v2与电阻r3组成快速放电回路，在关机时将c1上电荷快速泄放。本实施例中，电阻r3为10kω，电阻r4为100kω，电容c1为0.1uf。
22.上电控制电路的开机控制电平通过con+及con
‑
输入，电阻r7的一端与控制电平输入正端con+相联，电阻r7的另一端与光耦v5的a极(即输入端——发光管端)，稳压管v6的阴极与控制电平输入正端con+相接，稳压管v6的阳极与电阻r8和mos管v7的g极相接，电阻r8的另一端以及mos管v7的s极与与控制电平输入负端con
‑
相联，光耦v5的k极(发光管端)与v6的d极相连。
23.当控制电平电压大于稳压管v6的值时，电压加在控制mos管v7上，mos管v7导通，光耦v5导通，驱动延时电路工作。本实施例中，控制电平为28v供电线路(飞行器平台控制供电)，稳压管v6为12v，电阻r7和r8的阻值为5.1kω，mos管v7为2n7002，光耦v5为tlp291。
24.执行电路的开关机电路包括mos管v3，浪涌保护电路包括mos管v4及防浪涌电阻r5。mos管v3的s极与输入母线的负端vin
‑
相连，mos管v3的d极与mos管v4的s极相联，防浪涌电阻r5一端接v4的d极，另一端接mos管v4的s极，v4的d极与vout
‑
相连。
25.外加开机信号后，光耦v5导通，mos管v3立刻开机，mos管v4延时开通，在延时期间电路电流通过电阻r5为电容c2充电，延时时间大于电容c2充电时间，因此电容c2在延时时间内完成充电，抑制了开机浪涌电流。本实施例中，mos管v3和v4选用stp57m65m5(600v42a)，电阻r5为30ω。
26.电容滤波电路中的电容c2为输入滤波电容，电容c2正极输入母线的正端vin+和输出的正端vout+相接，电容c2负极与输出的负端vout
‑
相接，vout
‑
与mos管v4的d极相连，r6并联在电容c2的两端。
27.电容c2一般为高压大容量铝电解电容，平滑输入电压波动，吸收后级逆变电路脉动电流，电阻r6为泄放电阻，为高阻值电阻，电源关机后，通过该电阻泄放电容c2内的储能。本实施例中，电容c2为40uf，电阻r6为220kω。
28.本实施例的小型化的开关机及浪涌电流保护电路，各器件除滤波电容c2其余均为表贴器件，体积小，效率高，达到了本实用新型所需要实现的开关机及浪涌保护功能。通过驱动延时电路完成了开关机mos管v3立刻开通、浪涌保护mos管v4延时开通的功能，电路简洁高效，外围器件很少，体积主要由mos管体积决定，对应中小功率，可选择小型表贴mos管，功能电路体积可控制得很小。二极管v2与电阻r3组成快速放电回路，控制电平下电后，光耦不导通，将c1上电荷快速泄放，为下一次开机做准备，从而可实现电源频繁开关。上电控制电路采用光耦隔离，通过稳压管v6及控制mos管v7，加速光耦v5的开通，防止因开关mos管驱动电压的缓慢上升导致的mos管由于长时间工作在可变电阻区而损坏mos管。且损耗低、发热量小；采用普通器件，电路仅采用常规的电阻、电容、二极管、mos管、稳压管，器材通用，来源广泛；电路参数方便调节，成本低。
29.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修
改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。