[发明专利]一种高等级雷电防护电路及设计方法

说明书

本发明提供了一种高等级雷电防护电路及设计方法，包括为电源防护单元、ARINC429防护单元及离散量防护单元，电源防护单元包括2路28V电源信号，ARINC429防护单元包括3路ARINC429通讯信号，离散量防护单元包括8路5V地/开信号；本发明的高等级防雷防护电路通过TVS管达到防雷效果，TVS管具有响应速度最快，结电容非常低，封装比较小的优势，整个高等级防雷防护电路达到了4级防雷要求。

技术领域

本发明涉及民用机载航电设备的雷电防护领域，尤其是一种雷电防护电路。

背景技术

雷电是一种常见的自然现象，它是由云中的电荷形成的。当飞机处于云团的电荷中心附近时飞机会遭到雷击。统计表明，一架固定航线的飞机，平均每年要遭到一次雷击。一架军用飞机，在其全寿命周期内，平均要遭到两次雷击。飞机遭受雷击后，所造成的损失与雷电的强度、雷击的部位以及飞机的雷电防护措施等因素有关，有时所造成的危害是灾难性的。雷电的影响可在机载电子设备的电源线、信号线上感应或注入过电压、过电流，由于其瞬变时间极短，产生的感应脉冲可干扰数据信号的正确传输，甚至影响半导体元器件的性能、寿命或直接烧毁，所以具有很强的破坏性。雷电危害可干扰数据通信，甚至影响电子设备的性能、寿命或直接损毁，机载电子设备由于在空中执行任务的时间长、所处的地理位置高等特点，导致机载电子设备遭受雷电危害的概率大大增加。因此雷电防护设计已经成为机载电子设备设计的一个重要组成部分。

雷电对飞机安全的危害表现在直接效应和间接效应两个方面。雷电间接效应是指在雷电持续作用期间，雷电电磁场在飞机内部形成的瞬态雷电内部环境。它通过机体开口的电磁耦合和结构电压，在机体内部感应生成电压和电流，可能对机载电子/电气设备造成干扰和(或)损坏，甚至对航空安全带来不利影响。间接雷电防护的主要措施是通过在防雷电路将能量浪涌导入机壳地，同时将线路上的电压箝制在安全范围内，从而起到保护电子设备的作用。瞬态电压抑制器简称TVS管，当它的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以纳秒级的速度，将两级间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定的值，有效保护电子电路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的破坏。TVS管具有响应速度快，漏电流小，击穿电压偏差小等特点，是电子设备过电压保护的首选器件。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高等级雷电防护电路及设计方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高等级雷电防护电路，包括为电源防护单元、ARINC429防护单元及离散量防护单元，电源防护单元包括2路28V电源信号，ARINC429防护单元包括3路ARINC429通讯信号，离散量防护单元包括8路5V地/开信号；

所述电源防护单元包括电源防雷电路及防雷滤波器，28V电源正极28V_HPS和28V电源地28V_GND分别通过两个气体放电管G3和G4接地，用于高电压高电流泄放，28V电源正极28V_HPS和28V电源地28V_GND之间连接1个共模电感L3，对电源进行共模滤波；然后28V电源正极28V_HPS和28V电源地28V_GND之间并联1个陶瓷电容C1进行滤波；最后接四个TVS管，为瞬态雷电信号提供泄放路径，四个TVS管分为两组，每组两个TVS管进行串联，串联后的两个TVS管并联在28V电源正极28V_HPS和28V电源地28V_GND之间。

所述ARINC429通讯防护电路中正端信号TX+与负端信号TX-之间并联1个TVS管相连，保证信号TX+与信号TX-之间电气特性正常工作；然后正端信号TX+和负端信号TX-分别通过TVS管与地相连，为瞬态雷电信号提供泄放路径；接着信号TX+与信号TX-之间串联2个电容用于滤波，信号TX+与信号TX-的后端分别串联1个限流电阻，对通过的雷电高电流信号进行限流；通过限流电阻后的信号TX+与信号TX-之间接1个共模电感实现共模滤波。