一种开关模式的28V直流系统浪涌抑制及差模噪声抑制电路转让专利
申请号 : CN201911355290.0
文献号 : CN111049377B
文献日 : 2021-08-27
发明人 : 张东华 , 张文锋 , 黄兴 , 梁金峰 , 万美政 , 李国栋
申请人 : 武汉中原电子集团有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种开关模式的28V直流系统浪涌抑制及差模噪声抑制电路,其特征在于:具体包括:浪涌检测和高频斩波降压电路;所述浪涌检测还与所述高频斩波降压电路电性连接,用于控制高频斩波降压电路的触发频率;
所述浪涌检测由可编程数字控制器DSP组成;所述高频斩波降压电路包括:电源、输入电容C1、输出电容C2、功率电感L、二极管D和高速电子开关Q、输入端分压电阻R1、输入端分压电阻R2、输出端分压电阻R3、输出端分压电阻R4和用电设备;
所述输入电容C1并联接入所述电源两端;所述输入分压电阻R1的一端接所述电源正极,所述输入分压电阻R1的另一端接所述输入分压电阻R2的一端;所述输入分压电阻R2的另一端接所述电源的负极;所述电源正极还与所述高速电子开关Q的漏极相连;所述高速电子开关Q的源极接所述功率电感L的一端;所述功率电感L的一端还与所述二极管D的阴极相连;所述二极管D的阳极与所述电源负极相连;所述功率电感L的另一端与所述输出电容C2的一端和所述输出端分压电阻R3的一端相连;所述输出电容C2的另一端接所述电源负极;
所述输出端分压电阻R3的另一端与所述输出端分压电阻R4的一端相连;所述输出端分压电阻R4的另一端与所述电源负极相连;所述用电设备并联接在所述输出电容C2的两端;
所述可编程数字控制器DSP的VIN_S端接在所述输入端分压电阻R1和所述输入端分压电阻R2之间,作为输入电压检测;所述可编程数字控制器DSP的FB端接在所述输出端分压电阻R3和所述输出端分压电阻R4之间,作为输出电压检测;所述可编程数字控制器DSP的DRV端还通过驱动电路与所述高速电子开关Q的栅极相连,用于控制所述高速电子开关Q的触发频率及占空比;
所述高速电子开关Q为MOS场效应管或者IGBT中的一种;
所述输入电容C1用于所述电源输入滤波;所述输出电容C2用于所述用电设备两端输出端电压滤波;所述功率电感L和所述二极管D用于续流;所述二极管D还用于钳位输出电压;
当浪涌电压发生时,所述高速电子开关Q开通,所述输入电源向所述用电设备供电,同时给所述功率电感L和输入电容C1、输出电容C2充电;当所述高速电子开关Q关闭时,所述功率电感L和所述输出电容C2储存的能量通过所述二极管D得以续流释放,为所述用电设备供电;
所述一种开关模式的28V直流系统浪涌抑制及差模噪声抑制电路工作原理具体为:所述可编程数字控制器DSP在运行过程中实时检测VIN_S的电压值,当VIN_S的电压值在正常电压18~36V包括端点电压的范围内时,此时所述可编程数字控制器DSP通过DRV端经由驱动电路,驱动高速电子开关Q开通,则此时电流通过高速电子开关Q为所述用电设备供电;同时所述功率电感L和输入电容C1、输出电容C2组成π形滤波器,对供电线中特定频率点以上的差模噪声进行抑制;
当浪涌发生时,VIN_S的电压值升高,大于36V,此时可编程数字控制器DSP检测到过压,则通过DRV端经由驱动电路发出频率为f kHZ的PWM波,以控制所述高速电子开关高速的开通与关闭;与此同时所述可编程数字控制器DSP检测输出端电压FB的反馈值,当检测到反馈电压值仍大于36V时,则降低PWM占空比,使得所述高速电子开关Q的导通时间缩短,从而降低输出端电压FB的反馈值;当检测到的反馈电压值小于36V时,则增加PWM占空比,使得所述高速电子开关Q的导通时间增加,从而增加输出端电压FB的反馈值,以此使得输出端电压稳定在36V上下,直至浪涌消失为止。
说明书 :
一种开关模式的28V直流系统浪涌抑制及差模噪声抑制电路
技术领域
背景技术
发生于大发电机开关、发动引擎启停、负载瞬变等情况下,如突卸或突加负载会引起发电机
汇流条电压短时升高或下降,从而产生过压浪涌,这些浪涌电压通常出现在配电总线处。浪
涌电压大大地超过稳态电源电压,当它袭击到用电设备上时,往往造成误操作和设备的损
坏,可能使整个系统停顿、通信中止。
器件无反应,相当于开路,对电路没有影响;当电源出现浪涌时,浪涌电压高于箝位器件的
动作电压,箝位器件快速导通,吸收浪涌电压的能量,将电源电压限制在安全范围内,从而
起到保护用电设备的作用。另外一种是在电源输入线上串联电压箝位器件,如NMOS场效应
管或IGBT等。当输入电压在正常范围内,串联箝位器件在控制芯片的驱动下完全开通,相当
于低阻抗通路,当电源出现浪涌时,控制芯片立即动作,降低驱动电压或驱动电流,使NMOS
或IGBT处于线性工作区间,承受浪涌电压,以保证用电设备在安全电压下工作。
耗在几千瓦到上万瓦。因此功率偏小的器件很容易损坏,不能起到正常保护作用。而大功率
器件价格偏高,体积也较大,有时会受用电设备内部空间、高度等限制,应用受到一定制约;
即使能用,也因为经常承受大功率浪涌冲击,会加快器件老化,工作一定时间后,性能和可
靠性下降,保护能力减弱,导致自身和用电设备都可能受浪涌冲击而损坏。
发明内容
吸能的方式,而是采用一个高频斩波降压电路来调节输出电压。本发明所述的一种开关模
式的28V直流系统浪涌抑制及差模噪声抑制电路,具体包括:
端分压电阻R1、输入端分压电阻R2、输出端分压电阻R3、输出端分压电阻R4和用电设备;
的另一端接所述电源的负极;所述电源正极还与所述高速电子开关Q的漏极相连;所述高速
电子开关Q的源极接所述功率电感L的一端;所述功率电感L的一端还与所述二极管D的阴极
相连;所述二极管D的阳极与所述电源负极相连;所述功率电感L的另一端与所述输出电容
C2的一端和所述输出端分压电阻R3的一端相连;所述输出电容C2的另一端接所述电源负
极;所述输出端分压电阻R3的另一端与所述输出端分压电阻R4的一端相连;所述输出端分
压电阻R4的另一端与所述电源负极相连;所述用电设备并联接在所述输出电容C2的两端。
输出端分压电阻R3和所述输出端分压电阻R4之间,作为输出电压检测;所述可编程数字控
制器DSP的DRV端还通过驱动电路与所述高速电子开关Q的栅极相连,用于控制所述高速电
子开关Q的触发频率及占空比。
率电感L和所述输出电容C2储存的能量通过所述二极管D得以续流释放,为所述用电设备供
电。
DRV端经由驱动电路,驱动高速电子开关Q开通,则此时电流通过高速电子开关Q为所述功率
电感L、所述输出电容C2和所述用电设备供电;
的开通与关闭;与此同时所述可编程数字控制器DSP检测输出端电压FB的反馈值,当检测到
反馈电压值仍大于36V时,则降低PWM占空比,使得所述高速电子开关Q的导通时间缩短,从
而降低输出端电压FB的反馈值;当检测到的反馈电压值小于36V时,则增加PWM占空比,使得
所述高速电子开关Q的导通时间增加,从而增加输出端电压FB的反馈值,以此使得输出端电
压稳定在36V上下,直至浪涌消失为止。
附图说明
具体实施方式
子开关Q、输入端分压电阻R1、输入端分压电阻R2、输出端分压电阻R3、输出端分压电阻R4和
用电设备;所述浪涌检测还与所述高频斩波降压电路电性连接,用于控制高频斩波降压电
路的触发频率。
的另一端接所述电源的负极;所述电源正极还与所述高速电子开关Q的漏极相连;所述高速
电子开关Q的源极接所述功率电感L的一端;所述功率电感L的一端还与所述二极管D的阴极
相连;所述二极管D的阳极与所述电源负极相连;所述功率电感L的另一端与所述输出电容
C2的一端和所述输出端分压电阻R3的一端相连;所述输出电容C2的另一端接所述电源负
极;所述输出端分压电阻R3的另一端与所述输出端分压电阻R4的一端相连;所述输出端分
压电阻R4的另一端与所述电源负极相连;所述用电设备并联接在所述输出电容C2的两端。
分压电阻R2之间,作为输入电压检测;所述可编程数字控制器DSP的FB端接在所述输出端分
压电阻R3和所述输出端分压电阻R4之间,作为输出电压检测;所述可编程数字控制器DSP的
DRV端还通过驱动电路与所述高速电子开关Q的触发端连接,用于控制所述高速电子开关Q
的触发频率;所述驱动电路用于驱动所述高速电子开关Q导通和关闭。
压。
所述输出电容C2储存的能量通过所述二极管D得以续流释放,为所述用电设备供电。
DRV端经由驱动电路,驱动高速电子开关Q开通,则此时电流通过高速电子开关Q为所述功率
电感L、所述输出电容C2和所述用电设备供电;
的开通与关闭;与此同时所述可编程数字控制器DSP检测输出端电压FB的反馈值,当检测到
反馈电压值仍大于36V时,则降低PWM占空比,使得所述高速电子开关Q的导通时间缩短,从
而降低输出端电压FB的反馈值;当检测到的反馈电压值小于36V时,则增加PWM占空比,使得
所述高速电子开关Q的导通时间增加,从而增加输出端电压FB的反馈值,以此使得输出端电
压稳定在36V上下,直至浪涌消失为止。
出的压降为Vout=Vin‑I*(RDS(ON)+DCR),RDS(ON)为Q的导通内阻,DCR为功率电感L的直流内
阻,一般都在几个毫欧左右,因此抑制电路上的压降很小,损耗也较少。
压FB的值,当检测到反馈电压大于36V时,则降低PWM占空比,使MOSFET开通时间缩小,从而
降低输出电压,当检测到反馈电压小于36V时,则增大PWM占空比,增加MOSFET导通时间,使
输出电压增加,在浪涌期间,DSP不停的调节PWM占空比,从而使输出电压稳定在36V上下,直
到浪涌消失为止。其中占空比增加或降低的大小,可以根据实际情况自行进行调节。
输出端电容C2也不断的充放电,以便在抑制浪涌的同时维持负载工作。
电源出现浪涌时,输出电压上升,达到浪涌保护电压值后,则不再上升,一直保持小幅波动,
表明浪涌电压被完全抑制。
行分析。现有产品电气特性为:
传统浪涌抑制电路具备损耗更低温升更小,器件选型简单,并可对差模噪声干扰大幅改善
的优点。
使用不应限制本申请请求保护的范围。