專利名稱：一種供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力供電或配電用的開關(guān)裝置，特別涉及如宇航飛行器電子設(shè)備系統(tǒng)電力供電或配電用開關(guān)的浪涌抑制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電子、電氣、機電設(shè)備，尤其是宇航飛行器電子設(shè)備系統(tǒng)越來越復(fù)雜。對于一個復(fù)雜電子系統(tǒng)，通常是指包含了多臺電子設(shè)備、電氣設(shè)備和機電設(shè)備的一個集合體，它們共置于一個有限空間內(nèi)，相互之間存在空間電磁場稱合，也可能存在互連電導(dǎo)體的傳導(dǎo)電磁耦合。而對這些各類“大/小”功率設(shè)備進行直流供配電，并執(zhí)行“開/關(guān)”操作是整個系統(tǒng)任務(wù)實現(xiàn)和性能驗證的基本要求。由此帶來的“浪涌電流”電磁干擾即EMI (Electromagnetic Interference, 簡寫為EMI)通常難以避免。一旦存在系統(tǒng)的電磁兼容即EMC問題(ElectromagneticCompatibility，簡寫為EMC)，系統(tǒng)的主要技術(shù)指標必然受到很大影響，甚至不能正常運行，而要實現(xiàn)一個系統(tǒng)的EMC絕非易事。人們長期以來根據(jù)各自實踐經(jīng)驗，針對上述問題主要采用系統(tǒng)EMC預(yù)測、分析，研究系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間EMI抑制措施(包括屏蔽、濾波、接地、隔離/去耦)，通過系統(tǒng)EMC測試、診斷和EMC優(yōu)化設(shè)計(包括系統(tǒng)優(yōu)化、合理布局、材料選型、接地設(shè)計、頻譜管理與利用和電磁輻射防護)等，但是上述技術(shù)方案不但設(shè)計和實施復(fù)雜、成本高，而且可靠性差、效果不盡人意。目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決復(fù)雜系統(tǒng)“開/關(guān)”功率設(shè)備的電磁兼容問題，以及現(xiàn)有技術(shù)不但設(shè)計和實施復(fù)雜、成本高，而且可靠性差、效果不盡人意等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置。利用本發(fā)明，使功率設(shè)備“開/關(guān)”過程發(fā)生的“浪涌”電流限制到其相應(yīng)額定電流的I. 5倍以內(nèi)，且持續(xù)時間不大于5ms，上升斜率不大于106A/S。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的第一方面，為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種用于小功率設(shè)備的供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置，該裝置包括電阻Rl和R3并聯(lián)，其一端與MOS場效應(yīng)管Ql的柵極連接，另一端與MOS場效應(yīng)管Ql的源極和直流電源的正端連接；電阻R2和R4并聯(lián)，串接于MOS場效應(yīng)管Ql的柵極和直流電源的負端之間；在Ql的柵極和源極之間串聯(lián)有電容Cl和C2 ；M0S場效應(yīng)管Ql的漏極通過保險絲與電源濾波或負載設(shè)備連接，直流電源的負端與電源濾波或負載設(shè)備連接。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的第二方面，為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種用于大功率設(shè)備的供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置，該裝置包括電阻R2和R4并聯(lián)，其一端與MOS場效應(yīng)管Ql柵極連接，另一端與MOS場效應(yīng)管Ql的源極和直流電源的負端連接；電阻Rl和R3并聯(lián)，串接于MOS場效應(yīng)管Ql柵極與直流電源的正端之間；在Ql的柵極和源極之間串聯(lián)有電容Cl和C2，MOS場效應(yīng)管Ql的漏極與電源濾波或負載設(shè)備連接，直流電源的正端通過保險絲與電源濾波或負載設(shè)備連接。本發(fā)明一種供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置，由于采取上述的技術(shù)方案，通過Rl R4偏置電阻和Cl C2串聯(lián)電容組成可靠的濾波偏置網(wǎng)絡(luò)，對MOSFET型軟啟動開/關(guān)提供適當偏置(Ves)，使“開/關(guān)”小功率或大功率設(shè)備時產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌電流得到明顯抑制，并通過短路保護電路(如保險絲)確保負載設(shè)備安全穩(wěn)定工作。因此，本發(fā)明解決了復(fù)雜系統(tǒng)“開/關(guān)”功率設(shè)備的電磁兼容問題，取得了電路簡單，調(diào)試方便；浪涌抑制明顯；成本低、可罪性聞等有益效果。本發(fā)明適用于宇航飛行器電子設(shè)備系統(tǒng)對電磁干擾和兼容性要求較敏感的高靈敏度信號接收與頻譜調(diào)制發(fā)射、數(shù)據(jù)傳輸與信號控制等應(yīng)用場合。


圖I是本發(fā)明供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置應(yīng)用于小功率設(shè)備的電原理圖；圖2是本發(fā)明供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置應(yīng)用于大功率設(shè)備的電原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖I是本發(fā)明供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置應(yīng)用于小功率設(shè)備的電原理圖；如圖I的實施例所示，該裝置包括 偏置電路I、MOSFET型晶體管軟啟動開/關(guān)2和短路保護電路3。上述偏置電路I由電阻Rl R4組成偏置網(wǎng)絡(luò)，并聯(lián)在直流電源(VDC_IN)的正負輸入端，為MOSFET型晶體管軟啟動開/關(guān)2的MOS場效應(yīng)管Ql提供柵源偏置電壓(Ves)，其中電阻Rl和R3并聯(lián)，其一端與MOS場效應(yīng)管Ql柵極(G)連接，另一端與MOS場效應(yīng)管Ql的源極(S)和直流電源(VDC_IN)的正端連接；電阻R2和R4并聯(lián)，串接于MOS場效應(yīng)管Ql柵極(G)與直流電源(VDC_IN)的負端之間。為提高可靠性以及避免對供電母線的紋波反射(一般不大于400mVP_P)，在Ql的柵極(G)和源極⑶之間串聯(lián)有電容Cl和C2，作為濾波，控制依次級聯(lián)的MOSFET型晶體管實現(xiàn)軟啟動開/關(guān)。上述短路保護電路3由保險絲類的熔斷器器件組成，可依據(jù)供配電功率(或工作電流)大小選取，MOS場效應(yīng)管Ql的漏極(D)通過保險絲與電源濾波或負載設(shè)備連接。圖2是本發(fā)明供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置應(yīng)用于大功率設(shè)備的電原理圖。如圖2的實施例所示，該裝置包括電阻R2和R4并聯(lián)，其一端與MOS場效應(yīng)管Ql柵極(G)連接，另一端與MOS場效應(yīng)管Ql的源極(S)和直流電源(VDC_IN)的負端連接；R1和R3并聯(lián)，串接于MOS場效應(yīng)管Ql柵極(G)與直流電源(VDC_IN)的正端之間。在Ql的柵極(G)和源極⑶之間串聯(lián)有電容Cl和C2，MOS場效應(yīng)管Ql的漏極(D)與電源濾波或負載設(shè)備連接，直流電源(VDC_IN)的正端通過保險絲與電源濾波或負載設(shè)備連接。為提高該裝置的工作可靠性，上述實施例中，除非功率晶體管Ql有內(nèi)置的釋放“泄流” 二極管，應(yīng)在MOS場效應(yīng)管Ql的源極和漏極之間并聯(lián)一個釋放“泄流” 二極管D1，以實現(xiàn)抑制“反電勢”效應(yīng)，保護功率晶體管Ql的工作安全。由上述技術(shù)方案不難理解，本發(fā)明針對直流供配電系統(tǒng)的應(yīng)用場合，通過Rl R4偏置電阻和Cl C2串聯(lián)電容組成可靠的濾波偏置網(wǎng)絡(luò)，對MOSFET型軟啟動開/關(guān)提供適當偏置(Ves)，使“開/關(guān)”小功率或大功率設(shè)備時產(chǎn)生的瞬態(tài)浪涌電流得到明顯抑制，并通過短路保護電路(如保險絲)確保負載設(shè)備安全穩(wěn)定工作。上述本發(fā)明的兩項實施例中，MOSFET型晶體管Ql依據(jù)供配電要求功率(或電流、電壓)參數(shù)按I級降額選取，對于相對小功率的設(shè)備，浪涌抑制裝置可選用“P型”功率晶體管Ql ;對于相對大功率的設(shè)備，浪涌抑制裝置可選用“N型”功率晶體管Ql ；M0SFET型功率晶體管Ql的電特性參數(shù)要求具有a.跨導(dǎo)極低導(dǎo)通電阻；
b.快速開關(guān)擺動率(dV/dt和dl/dt)； c.單偏置驅(qū)動、容易級聯(lián)；d.電特性穩(wěn)定，可靠性好；按附圖I或圖2所示，根據(jù)實際需要，設(shè)計獨立電路裝置或模塊板，對偏置電路I、MOSFET型功率晶體管開/關(guān)2和短路保護電路3進行級聯(lián)設(shè)計、元器件選擇。本發(fā)明裝置元件的具體典型參數(shù)選擇可按下表實施。(I)偏置電路
權(quán)利要求
1.一種用于小功率設(shè)備的供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置，其特征在于，該裝置包括電阻Rl和R3并聯(lián)，其一端與MOS場效應(yīng)管Ql的柵極連接，另一端與MOS場效應(yīng)管Ql的源極和直流電源的正端連接；電阻R2和R4并聯(lián)，串接于MOS場效應(yīng)管Ql的柵極和直流電源的負端之間；在Ql的柵極和源極之間串聯(lián)有電容Cl和C2 ；M0S場效應(yīng)管Ql的漏極通過保險絲與電源濾波或負載設(shè)備連接，直流電源的負端與電源濾波或負載設(shè)備連接。
2.如權(quán)利要求I所述的浪涌抑制裝置，其特征在于所述的MOS場效應(yīng)管Ql的源極和漏極之間并聯(lián)有一個釋放“泄流” 二極管Dl。
3.如權(quán)利要求I所述的浪涌抑制裝置，其特征在于所述的電阻Rl和R3為47 270K；所述的電阻R2和R4為470K IM ;所述的電容Cl和C2為0. I y。
4.如權(quán)利要求I所述的浪涌抑制裝置，其特征在于所述的MOS場效應(yīng)管Ql選用“P型” MOS場效應(yīng)管。
5.一種用于大功率設(shè)備的供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置，其特征在于，該裝置包括電阻R2和R4并聯(lián)，其一端與MOS場效應(yīng)管Ql柵極連接，另一端與MOS場效應(yīng)管Ql的源極和直流電源的負端連接；電阻Rl和R3并聯(lián)，串接于MOS場效應(yīng)管Ql柵極與直流電源的正端之間；在Ql的柵極和源極之間串聯(lián)有電容Cl和C2，MOS場效應(yīng)管Ql的漏極與電源濾波或負載設(shè)備連接，直流電源的正端通過保險絲與電源濾波或負載設(shè)備連接。
6.如權(quán)利要求5所述的浪涌抑制裝置，其特征在于所述的MOS場效應(yīng)管Ql的源極和漏極之間并聯(lián)有一個釋放“泄流” 二極管Dl。
7.如權(quán)利要求5所述的浪涌抑制裝置，其特征在于所述的MOS場效應(yīng)管Ql選用“N型” MOS場效應(yīng)管。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力供電或配電用開關(guān)裝置，公開了一種用于小功率設(shè)備的供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置，包括電阻R1和R3并聯(lián)，其一端與MOS場效應(yīng)管Q1的柵極連接，另一端與Q1的源極和直流電源的正端連接；R2和R4并聯(lián)，串接于Q1的柵極和直流電源的負端之間；在Q1的柵極和源極之間串聯(lián)有電容C1和C2；Q1的漏極通過保險絲與電源濾波或負載設(shè)備連接。本發(fā)明還公開了一種用于大功率設(shè)備的供配電開關(guān)的浪涌抑制裝置。本發(fā)明解決了復(fù)雜系統(tǒng)“開/關(guān)”功率設(shè)備的電磁兼容問題，取得了電路簡單，調(diào)試方便；浪涌抑制明顯；成本低、可靠性高等有益效果。
文檔編號H02H9/02GK102801144SQ201110133060
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者張玉虎 申請人:上海航天測控通信研究所