[發明專利]一種航空三線制傳感器端口防護電路

在審

• 申請號: 202111307024.8
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114123148A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 周曄;李宗龍;劉明;李金松
• 申請（專利權）人: 天津航空機電有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H03H7/01
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 張淑華

本發明屬于航空傳感器領域，涉及一種航空三線制傳感器端口防護電路。包括兩部分，一部分為外部端口處理電路，另一部分為內部單板接口處理電路；本發明可以適應三線制4mA～20mA電流傳感器在飛機上直流28V電源的各種供電特性，同時在外部電源線和地線為裸線情況下的電磁環境干擾，電路輸出的4mA～20mA電流信號穩定可靠，能夠將電源線上的干擾進行充分抑制，從而避免了由于供電信號干擾而造成的輸出信號波動或跳變。該防護電路具有較強的共模干擾抑制效果，當外部電纜不屏蔽時，能夠耦合進入傳感器內部的共模干擾進行充分抑制，從而適應機上復雜的電磁環境，通過試驗驗證，運用該接口防護電路的傳感器可以通過GJB151B?2013的海軍飛機外部平臺試驗考核。

技術領域

本發明屬于航空傳感器領域，涉及一種航空三線制傳感器端口防護電路。

背景技術

目前在航空傳感器領域，4mA～20mA輸出信號形式以其高穩定性、適合遠距離傳輸等特點占據了主導地位，其原理是通過信號變送電路將采集信號按照線性比例轉換為4mA～20mA電流信號，在目前應用的4mA～20mA變送信號傳感器中，從電氣接口劃分，可以分為二線制、三線制和四線制。

三線制4mA～20mA輸出信號相對二線制4mA～20mA，在電氣接口上設計了電源地GND，從供電兼容角度解決了二線制4mA～20mA信號過壓浪涌和電壓脈動情況下輸出跳變問題，具有較好的電源適應性。

在航空領域，通常對傳感器外部供電電源線和地線設置為非屏蔽線，現有三線制4mA～20mA電流傳感器電磁兼容敏感度測試易出現超標問題。

發明內容

本發明目的：基于電磁兼容要求的提高和外部電纜屏蔽不理想的現實情況，為了解決現有三線制4mA～20mA電流傳感器電磁兼容敏感度測試超標問題，本發明提供了一種新的兼具抑制外部電磁干擾和電壓浪涌干擾的端口防護電路。

本發明的技術方案：

一種航空傳感器端口防護電路，包括兩部分，一部分為外部端口處理電路，另一部分為內部單板接口處理電路；外部端口處理電路是將與外部電纜互聯的端口進行充分的濾波防護；內部單板接口處理電路是對由導線互聯的內部單板之間設置濾波防護電路，防止內部連接導線上在高頻下耦合的干擾信號影響互聯單板的正常工作。

所述外部端口處理電路包括：浪涌抑制模塊、電源線第一級共模濾波模塊、第一級差模濾波模塊、第二級共模濾波模塊、第三級共模濾波模塊、第四共模濾波模塊、信號線共模濾波模塊；當外部端口上接收到浪涌干擾、耦合共模干擾和差模干擾后，浪涌抑制模塊啟動，將安全電壓值傳遞給電源線第一級共模濾波模塊、第一級差模濾波模塊、第二級共模濾波模塊、第三級共模濾波模塊、第四共模濾波模塊、信號線共模濾波模塊，分別針對高頻、低頻差模和共模干擾進行抑制，從而將電源和信號線的干擾值降低到可接受范圍，傳遞給內部功能電路。

所述浪涌抑制模塊用于對電源線浪涌電壓進行抑制，保護后級電路；第一級共模濾波模塊，第一級差模濾波模塊，第二級共模濾波模塊、第三級共模濾波模塊、第四共模濾波模塊的作用是將電源線和地線上耦合的共模干擾和差模干擾進行抑制，避免影響后級電路；信號線共模濾波模塊的作用是將信號線上耦合的共模干擾和差模干擾進行抑制。

所述浪涌抑制模塊由瞬態抑制二極管構成，所述瞬態二極管的正端與外部電源正端相連，瞬態二極管的負端與電源地相連。

所述第一共模濾波模塊由電容構成，其中電源正線的電容并聯后一端接入經浪涌抑制模塊抑制后的電源正信號，另一端與機殼地相連；電源地信號的電容并聯后一端接浪涌抑制模塊抑制后的電源地信號，另一端與機殼地相連；

所述第一級差模濾波模塊由電感構成，分別與第一共模濾波模塊的輸出端串聯；

所述第二級共模濾波模塊由共模電感和電容構成，等效為L型濾波電路；共模電感輸入端與第一級差模濾波模塊的輸出端相連，電容并聯后一端與共模電感的輸出端相連，另一端與大地相連。