一种基于一体化结冰探测器的防雷滤波电路的制作方法

1.本发明属于电子电路技术领域，涉及一种用于飞机结冰探测器的电路，具体涉及一种基于一体化结冰探测器的防雷滤波电路。


背景技术：

2.电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现象。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作，甚至造成电子设备中的某些元器件损坏。在高速发展的现代社会，电子设备随处可见，大型电子设备(如飞机、轮船等)电子设备数以千计，若不对电子设备进行电磁防护，相互影响，会造成极大损失，电磁兼容性与安全性、环境适应性处于同等重要地位。一体化结冰探测器在前期采用屏蔽线实现电磁防护，本发明主要目的是在产品内部采用滤波元器件对信号进行屏蔽、滤波、接地，实现一体化结冰探测器在使用非屏蔽线的情况下电磁防护。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明的提供了一种基于一体化结冰探测器的防雷滤波电路，实现了对信号的屏蔽、滤波、接地，完成了一体化结冰探测器在使用非屏蔽线的情况下电磁防护。
4.本发明的技术解决方案：
5.一种基于一体化结冰探测器的防雷滤波电路，包括防雷电路板组件和滤波电路板组件，防雷电路板组件与滤波电路板组件连接，防雷电路板组件与滤波电路板组件设在结冰探测器的信号处理电路板组件和上位机的下游，对电源电压、结冰告警信号、故障告警信号和启动自检信号进行防雷和滤波处理，处理后的信号分别发送给结冰探测器的dmc、驱动电路板组件和信号处理电路板组件。
6.进一步的，防雷电路板组件包括电源电压防雷电路模块和信号防雷电路模块，电源电压防雷电路模块和信号防雷电路模块不相连；滤波电路板组件包括电源电压滤波电路模块和信号滤波电路模块，电源电压滤波电路模块和信号滤波电路模块不相连。
7.进一步的，电源电压先后通过电源电压防雷电路模块和电源电压滤波电路模块，完成电源转换后发送给结冰探测器的驱动电路板组件和信号处理电路板组件供电；结冰告警信号、故障告警信号和启动自检信号先后通过信号防雷电路模块和信号滤波电路模块，完成信号处理后分别发送给结冰探测器的dmc和信号处理电路板组件进行后续处理。
8.进一步的，电源电压防雷电路模块包括穿心电容c401、穿心电容c402、瞬态抑制二极管v401、瞬态抑制二极管v402、电源滤波器n401、二极管v407、电阻r403和瞬态抑制二极管v406；28v电源正极连接电源滤波器n401的4号脚，28v电源负极连接电源滤波器n401的2号脚，电源滤波器n401的3号脚连接二极管v407的1号脚，二极管v407的2号脚通过电阻r403连接瞬态抑制二极管v406的2号脚，瞬态抑制二极管v406的1号脚再连接电源滤波器n401的1号脚；28v电源正极通过穿心电容c401接壳体地，28v电源正极还连接瞬态抑制二极管v401
的1号脚，瞬态抑制二极管v401的2号脚接壳体地；28v电源负极通过穿心电容c402接壳体地，28v电源负极还连接瞬态抑制二极管v402的1号脚，瞬态抑制二极管v402的2号脚接壳体地；瞬态抑制二极管v406的2号脚连接电源电压防雷电路模块的电源正极输出，电源滤波器n401的1号脚连接电源电压防雷电路模块的电源负极输出。
9.进一步的，瞬态抑制二极管v401和瞬态抑制二极管v402的型号是5kp33ca，瞬态抑制二极管v406的型号是smbj33cas，电阻403为10ω，电源滤波器n401的型号是gcxdd5-6-50；穿心电容c401和穿心电容c402的容值是5600fp。
10.进一步的，信号防雷电路模块包括瞬态抑制二极管v403、瞬态抑制二极管v404、瞬态抑制二极管v405、穿心电容c403、穿心电容c404和穿心电容c405；结冰告警信号的输入到输出之间，分别通过穿心电容c403和瞬态抑制二极管v403接壳体地；故障告警信号的输入到输出之间，分别通过穿心电容c404和瞬态抑制二极管v404接壳体地；启动自检信号的输入到输出之间，分别通过穿心电容c405和瞬态抑制二极管v405接壳体地。
11.进一步的，瞬态抑制二极管v403、瞬态抑制二极管v404、瞬态抑制二极管v405的型号是5kp33ca；穿心电容c403、穿心电容c404和穿心电容c405的容值是5600fp。
12.进一步的，电源电压滤波电路模块包括电容c301、电容c302、电容c303、电容c304、电容c305、电容c306、电容c307、电容c308、电容c309、电容c310、电容c311、电容c312、滤波器l301、二极管v301、电感l302、电感l303、电感l304、电感l305和电源转换模块n302；
13.电源电压防雷电路模块的正极输出连接滤波器l301的1号脚，电源电压防雷电路模块的负极输出连接滤波器l301的4号脚；
14.滤波器l301的2号脚先后通过电感l302和电感l303连接电源转换模块n302的6号脚，滤波器l301的3号脚先后通过电感l304和电感l305连接电源转换模块n302的7号脚；
15.电源转换模块n302的1号脚作为电源电压滤波电路模块的电源正极输出，电源转换模块n302的2号脚作为电源电压滤波电路模块的电源负极输出；
16.滤波器l301的1号脚和4号脚之间分别通过电容c301、电容c304和二极管v301连接，滤波器l301的1号脚通过电容c302接壳体地，滤波器l301的4号脚通过电容c303接壳体地；
17.滤波器l301的2号脚和3号脚之间分别通过电容c305和电容c308连接，滤波器l301的2号脚通过电容c306接壳体地，滤波器l301的3号脚通过电容c307接壳体地；
18.电源转换模块n302的6号脚和7号脚之间分别通过电容c309和电容c310连接；
19.电源转换模块n302的1号脚和2号脚之间分别通过电容c311和电容c312连接。
20.进一步的，电容c301的容值为4700pf，电容c302的容值为0.1μf，电容c303的容值为0.1μf，电容c304的容值为0.22μf，电容c305的容值为0.22μf，电容c306的容值为0.27μf，电容c307的容值为0.27μf，电容c308的容值为1μf，电容c309是1600μf/50v，电容c310的容值为0.1μf，电容c311的容值为47μf，电容c312的容值为0.22μf，滤波器l301的型号是thh2，二极管v301的型号是2cz103sm，电感l302的感值是600，电感l303的感值是600，电感l304的感值是100，电感l305的感值是100，电源转换模块n302的型号是zsa28s05a/5w。
21.进一步的，信号滤波电路模块包括滤波器l307、电容c313、电容c314、电容c315、电容c316、电感l308、电感l309和电感l310；信号防雷电路模块输出的结冰告警信号连接滤波器l307的3*号脚，滤波器l307的3号脚通过电感l308输出给结冰探测器的dmc；信号防雷电
路模块输出的故障告警信号连接滤波器l307的2*号脚，滤波器l307的2号脚通过电感l309输出给结冰探测器的dmc；信号防雷电路模块输出的启动自检信号连接滤波器l307的1*号脚，滤波器l307的1号脚通过电感l310输出给结冰探测器的信号处理电路板组件；
22.滤波器l307的3号脚通过电容c313接壳体地，滤波器l307的2号脚电容c314接壳体地，滤波器l307的1号脚电容c315接壳体地，滤波器l307的1号脚通过电容c316接滤波器l307的3号脚。
23.进一步的，电感l308、电感l309和电感l310的感值均为600；电容c313、电容c314和电容c315的容值均为0.27μf，电容c316的容值为0.22μf。
24.信号滤波电路模块还包括了对t0的频率测试电路，通过串联600感值的电感和110感值的电感连接输出。
25.本发明的优点如下：
26.1、本发明的特点是采用了通用元器件对一体化结冰探测器进行防雷、滤波处理，无任何定制元器件，大大节约了产品的研制成本与周期；
27.2、以上方案已通过gjb151b、do160g军民机电磁兼容试验标准的验证，更有利于产品装入飞机后的适航取证。
附图说明
28.图1为本发明系统交联图；
29.图2为防雷电路板组件图；
30.图3为滤波电路板组件图。
具体实施方式
31.本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
32.一种基于一体化结冰探测器的防雷滤波电路，包括防雷电路板组件和滤波电路板组件，防雷电路板组件与滤波电路板组件连接，防雷电路板组件与滤波电路板组件设在结冰探测器的信号处理电路板组件和上位机的下游，对电源电压、结冰告警信号、故障告警信号和启动自检信号进行防雷和滤波处理，处理后的信号分别发送给结冰探测器的dmc、驱动电路板组件和信号处理电路板组件。
33.防雷电路板组件包括电源电压防雷电路模块和信号防雷电路模块，电源电压防雷电路模块和信号防雷电路模块不相连；滤波电路板组件包括电源电压滤波电路模块和信号滤波电路模块，电源电压滤波电路模块和信号滤波电路模块不相连。
34.电源电压先后通过电源电压防雷电路模块和电源电压滤波电路模块，完成电源转换后发送给结冰探测器的驱动电路板组件和信号处理电路板组件供电；结冰告警信号、故障告警信号和启动自检信号先后通过信号防雷电路模块和信号滤波电路模块，完成信号处理后分别发送给结冰探测器的dmc和信号处理电路板组件进行后续处理。
35.电源电压防雷电路模块包括穿心电容c401、穿心电容c402、瞬态抑制二极管v401、瞬态抑制二极管v402、电源滤波器n401、二极管v407、电阻r403和瞬态抑制二极管v406；28v电源正极连接电源滤波器n401的4号脚，28v电源负极连接电源滤波器n401的2号脚，电源滤波器n401的3号脚连接二极管v407的1号脚，二极管v407的2号脚通过电阻r403连接瞬态抑
制二极管v406的2号脚，瞬态抑制二极管v406的1号脚再连接电源滤波器n401的1号脚；28v电源正极通过穿心电容c401接壳体地，28v电源正极还连接瞬态抑制二极管v401的1号脚，瞬态抑制二极管v401的2号脚接壳体地；28v电源负极通过穿心电容c402接壳体地，28v电源负极还连接瞬态抑制二极管v402的1号脚，瞬态抑制二极管v402的2号脚接壳体地；瞬态抑制二极管v406的2号脚连接电源电压防雷电路模块的电源正极输出，电源滤波器n401的1号脚连接电源电压防雷电路模块的电源负极输出。
36.瞬态抑制二极管v401和瞬态抑制二极管v402的型号是5kp33ca，瞬态抑制二极管v406的型号是smbj33cas，电阻403为10ω，电源滤波器n401的型号是gcxdd5-6-50；穿心电容c401和穿心电容c402的容值是5600fp。
37.信号防雷电路模块包括瞬态抑制二极管v403、瞬态抑制二极管v404、瞬态抑制二极管v405、穿心电容c403、穿心电容c404和穿心电容c405；结冰告警信号的输入到输出之间，分别通过穿心电容c403和瞬态抑制二极管v403接壳体地；故障告警信号的输入到输出之间，分别通过穿心电容c404和瞬态抑制二极管v404接壳体地；启动自检信号的输入到输出之间，分别通过穿心电容c405和瞬态抑制二极管v405接壳体地。
38.瞬态抑制二极管v403、瞬态抑制二极管v404、瞬态抑制二极管v405的型号是5kp33ca；穿心电容c403、穿心电容c404和穿心电容c405的容值是5600fp。
39.电源电压滤波电路模块包括电容c301、电容c302、电容c303、电容c304、电容c305、电容c306、电容c307、电容c308、电容c309、电容c310、电容c311、电容c312、滤波器l301、二极管v301、电感l302、电感l303、电感l304、电感l305和电源转换模块n302；
40.电源电压防雷电路模块的正极输出连接滤波器l301的1号脚，电源电压防雷电路模块的负极输出连接滤波器l301的4号脚；
41.滤波器l301的2号脚先后通过电感l302和电感l303连接电源转换模块n302的6号脚，滤波器l301的3号脚先后通过电感l304和电感l305连接电源转换模块n302的7号脚；
42.电源转换模块n302的1号脚作为电源电压滤波电路模块的电源正极输出，电源转换模块n302的2号脚作为电源电压滤波电路模块的电源负极输出；
43.滤波器l301的1号脚和4号脚之间分别通过电容c301、电容c304和二极管v301连接，滤波器l301的1号脚通过电容c302接壳体地，滤波器l301的4号脚通过电容c303接壳体地；
44.滤波器l301的2号脚和3号脚之间分别通过电容c305和电容c308连接，滤波器l301的2号脚通过电容c306接壳体地，滤波器l301的3号脚通过电容c307接壳体地；
45.电源转换模块n302的6号脚和7号脚之间分别通过电容c309和电容c310连接；
46.电源转换模块n302的1号脚和2号脚之间分别通过电容c311和电容c312连接。
47.电容c301的容值为4700pf，电容c302的容值为0.1μf，电容c303的容值为0.1μf，电容c304的容值为0.22μf，电容c305的容值为0.22μf，电容c306的容值为0.27μf，电容c307的容值为0.27μf，电容c308的容值为1μf，电容c309是1600μf/50v，电容c310的容值为0.1μf，电容c311的容值为47μf，电容c312的容值为0.22μf，滤波器l301的型号是thh2，二极管v301的型号是2cz103sm，电感l302的感值是600，电感l303的感值是600，电感l304的感值是100，电感l305的感值是100，电源转换模块n302的型号是zsa28s05a/5w。
48.信号滤波电路模块包括滤波器l307、电容c313、电容c314、电容c315、电容c316、电
感l308、电感l309和电感l310；信号防雷电路模块输出的结冰告警信号连接滤波器l307的3*号脚，滤波器l307的3号脚通过电感l308输出给结冰探测器的dmc；信号防雷电路模块输出的故障告警信号连接滤波器l307的2*号脚，滤波器l307的2号脚通过电感l309输出给结冰探测器的dmc；信号防雷电路模块输出的启动自检信号连接滤波器l307的1*号脚，滤波器l307的1号脚通过电感l310输出给结冰探测器的信号处理电路板组件；
49.滤波器l307的3号脚通过电容c313接壳体地，滤波器l307的2号脚电容c314接壳体地，滤波器l307的1号脚电容c315接壳体地，滤波器l307的1号脚通过电容c316接滤波器l307的3号脚。
50.电感l308、电感l309和电感l310的感值均为600；电容c313、电容c314和电容c315的容值均为0.27μf，电容c316的容值为0.22μf。
51.信号滤波电路模块还包括了对t0的频率测试电路，通过串联600感值的电感和110感值的电感连接输出。
52.下面结合附图，对本发明的具体实施进行进一步说明。
53.一种基于一体化结冰探测器的防雷滤波电路的设计，包括防雷电路板组件、滤波电源电路板组件；防雷电路板组件中对与上位机相连的信号进行雷电防护、一次滤波处理；滤波电源电路板组件将信号进行二次滤波处理，并且将28v电源转换为5v电源，为信号处理电路板、驱动电路板提供纯净无干扰的5v供电。
54.防雷电路板组件是对与上位机相连的信号进行雷电防护、一次滤波处理。
55.防雷电路板组件包括大功率瞬态抑制二极管(5kp33ca)进行雷电防护；穿心电容(jct52-4t-x7r-100v563z-s08-ag)、电源滤波器(gcxdd5-6-50)对信号进行一次滤波处理。
56.滤波电源电路板组件将信号进行二次滤波处理，并且将28v电源转换为5v电源，为信号处理电路板、驱动电路板提供纯净无干扰的5v供电。
57.滤波电源电路板组件包括差模电感、共模电感、电容、磁珠对信号进行二次滤波；dc-dc电源模块(zsa28so5a)，将28v电源转换为5v电源，并且将电源地与信号地分开；高能混合钽电容(thcl-50v-1600uf)，可保证在产品断电50ms内正常工作
58.如图1所示，一体化结冰探测器由振动器组件、加热器组件、驱动电路板组件、信号处理电路板组件、电源滤波电路板组件、防雷电路板组件等组成。在上位机提供28vdc电源后，通过防雷电路板、电源滤波电路板将电源信号进行雷电防护、滤波，再转换为5v信号提供给信号处理电路板和驱动电路板；振动器组件探测冰层厚度，并将其转化为电信号，提供反馈信号给驱动电路板组件，驱动电路板组件将电信号转换为0/5的方波传送给信号处理电路板组件，信号处理电路板组件通过不同频率的0/5的方波判断是否处于结冰环境，当有冰沉积到振动器组件的探头上时，探头质量发生变化，从而使振动频率变化。当频率到达一定值时信号电路板组件发出结冰告警指令和探测器除冰指令。并且通过电源滤波电路板、防雷电路板滤波处理后发送给上位机。
59.如图2所示，一体化结冰探测器有5根针脚与上位机相连，分别为28v 、28v电源地、结冰告警信号、故障告警信号和启动自检信号。防雷电路板中5跟针脚通过与壳体地并联5000w功率的瞬态抑制二极管实现雷电防护；再在针脚上串联5600fp穿心电容实现信号的一次滤波，因为穿心电容可以通过大电流(10a)，而电源滤波器最大电流只有3a，振动头的加热电流为8.8a，所以在28v电源线上串联穿心电容后分线为加热器提供加热电源，保证加
热电源中无大干扰信号；为使滤波效果最佳，将穿心电容与电源滤波器更好的接地并且置于产品的最前端进行滤波，在穿心电容后接入电源滤波器，并且电源滤波器金属外壳大面积课壳体接地，并且将穿心电容与电源滤波器置于屏蔽壳体中，达到屏蔽效果；后续串联硅整流二极管保护电路，在28v 与电源地之间并联小功率瞬态抑制二极管保护电路，使电路钳位在33v。
60.如图3所示，再经过防雷电路板的防雷保护、一次滤波后，使用电源滤波电路板对信号进行二次滤波，并且将28v电源转换为5v电源。经过计算分析，选用不同的电容、磁珠对不同频率的干扰信号进行滤除，采用共模电感抑制共模干扰，在将28v电源滤除干净后，分线将电源信号提供给驱动电路板使用，在28v 、电源地之间并联高能混合钽电容，保证产品在断电50ms内可继续正常工作，再通过28v转5v电源模块将电源地与信号地分开，有效隔绝外部电源地的干扰，使之不会影响敏感元器件的工作。