線性可變阻截流模塊和具有線性變阻截流功能的保護(hù)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種線性可變阻截流模塊和具有線性變阻截流功能的保護(hù)器，模塊包括第一和第二信號(hào)傳輸主通道及第一和第二控制電路，四者相互并聯(lián)；保護(hù)器包括瞬態(tài)抑制支路、放電支路、第一線性可變阻截流模塊和第二線性可變阻截流模塊；第一或第二線性可變阻截流模塊的結(jié)構(gòu)與前述相同，第一信號(hào)傳輸主通道和第一控制電路的輸入端連接放電支路的輸入端；第一信號(hào)傳輸主通道和第一控制電路的輸入端連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端；第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路二者的輸入端連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端；第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路的輸出端連接放電支路的輸入端。線性可變阻截流模塊實(shí)現(xiàn)線性可變阻截流功能，對(duì)電涌進(jìn)行抑制，使設(shè)備免受電涌沖擊。
【專利說明】線性可變阻截流模塊和具有線性變阻截流功能的保護(hù)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及防雷【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及電涌抑制系統(tǒng)中的截流模塊和保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 瞬態(tài)抑制二極管：Transient Voltage Suppressor，簡(jiǎn)稱 TVS ;
[0003] 氣體放電管：簡(jiǎn)稱GDT ;
[0004] 熱敏電阻：簡(jiǎn)稱PCT。
[0005] 在工業(yè)控制系統(tǒng)中，信號(hào)通訊線路(如RS232/422/485協(xié)議以及令牌環(huán)和電流環(huán)） 需要加置保護(hù)器，由保護(hù)器對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中的電涌進(jìn)行有效抑制，能夠最大限度降低工 業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中電涌所帶來的信號(hào)中斷，防止設(shè)備損壞。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)信號(hào)的保護(hù)器按接入方式可分為并聯(lián)式和串聯(lián)式。
[0007] 對(duì)于采用并聯(lián)接入式的保護(hù)器，具有如下缺點(diǎn)：超大負(fù)荷后喪失保護(hù)，即當(dāng)保護(hù)器 損壞時(shí)，不能阻止后續(xù)雷擊對(duì)設(shè)備的沖擊，有可能導(dǎo)致設(shè)備在更換新的保護(hù)器前被損壞。
[0008] 對(duì)于采用串聯(lián)接入式的保護(hù)器，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的串聯(lián)式保護(hù)器包括：由 串聯(lián)在信號(hào)線A與地線之間的兩極氣體放電管GDT1和串聯(lián)在信號(hào)線B與地線之間的兩極 氣體放電管⑶T2組成的放電支路、串聯(lián)在地線、兩條信號(hào)線A和B之間的瞬態(tài)抑制支路和 兩條信號(hào)傳輸通道，瞬態(tài)抑制支路由串聯(lián)在信號(hào)線A和B之間的瞬態(tài)抑制二極管TVS3、串 聯(lián)在信號(hào)線A與地線之間的瞬態(tài)抑制二極管TVS1和串聯(lián)在信號(hào)線B與地線之間的瞬態(tài)抑 制二極管TVS2組成；第一條信號(hào)傳輸通道由串聯(lián)在信號(hào)線A的輸入端與輸出端之間的熱敏 電阻PTC1組成，第一條信號(hào)傳輸通道由串聯(lián)在信號(hào)線B的輸入端與輸出端之間的熱敏電阻 PTC2組成。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)與保護(hù)器配合使用的設(shè)備正常工作狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)熱敏電阻PTC1和 PTC2的阻值很?。欢?dāng)兩條信號(hào)線A和B中存在電涌過電流時(shí)，兩個(gè)熱敏電阻PTC1和PTC2 的阻值升高，電涌能量在兩個(gè)可變電阻PTC1和PTC2的前端聚集，使兩極氣體放電管GDT1 和GDT2被擊穿，達(dá)到導(dǎo)通狀態(tài)，提前放電；如果兩條信號(hào)線A和B中存在持續(xù)過電流經(jīng)過， 兩個(gè)可變電阻PTC1和PTC2維持高阻狀態(tài)，直至過電流消退，從而起到過流保護(hù)作用。
[0010] 串聯(lián)式保護(hù)器具有如下缺點(diǎn)：（1)反應(yīng)速度慢：串聯(lián)式保護(hù)器的反應(yīng)時(shí)間較慢，通 常在ms級(jí)，這會(huì)導(dǎo)致被保護(hù)設(shè)備仍然會(huì)被較小的電涌沖擊，造成累積性損傷，雖然不會(huì)導(dǎo) 致設(shè)備損壞，但會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命；（2)帶寬窄、信號(hào)傳輸性差：由于在串聯(lián)式保護(hù)器 的使用中，有過多的非電阻性器件，導(dǎo)致信號(hào)的傳輸性能差，不能滿足未來更高頻傳輸線路 的保護(hù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 本發(fā)明提供一種線性可變阻截流模塊和具有線性變阻截流功能的保護(hù)器，以實(shí)現(xiàn) 對(duì)雷擊、靜電和電力設(shè)備啟動(dòng)等形成的電涌反應(yīng)迅速、可快速阻截，并可提供二次保護(hù)的目 的。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種線性可變阻截流模塊，包括：
[0014] 第一信號(hào)傳輸主通道：用于第一信號(hào)的傳輸；
[0015] 第二信號(hào)傳輸主通道：用于第二信號(hào)的傳輸；
[0016] 第一控制電路：用于控制第一信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)；
[0017] 第二控制電路：用于控制第二信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)；
[0018] 第一控制電路、第一信號(hào)傳輸主通道、第二控制電路和第二信號(hào)傳輸主通道相互 并聯(lián)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種具有線性變阻截流功能的保護(hù)器，包括 瞬態(tài)抑制支路和放電支路，還包括：第一線性可變阻截流模塊和第二線性可變阻截流模 塊；
[0020] 第一或第二線性可變阻截流模塊包括：
[0021] 第一信號(hào)傳輸主通道：用于第一信號(hào)的傳輸；
[0022] 第二信號(hào)傳輸主通道：用于第二信號(hào)的傳輸；
[0023] 第一控制電路：用于控制第一信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)；
[0024] 第二控制電路：用于控制第二信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)；
[0025] 第一控制電路、第一信號(hào)傳輸主通道、第二控制電路和第二信號(hào)傳輸主通道相互 并聯(lián)；
[0026] 第一信號(hào)傳輸主通道和第一控制電路二者的輸入端分別連接放電支路的輸入端； 第一信號(hào)傳輸主通道和第一控制電路二者的輸出端分別連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端；
[0027] 第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路二者的輸入端分別連接瞬態(tài)抑制支路的輸 入端；第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路二者的輸出端分別連接放電支路的輸入端。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是：線性可變阻截流模塊，通過相互并聯(lián)的第一信號(hào)傳輸主通 道、第二信號(hào)傳輸主通道、第一控制電路和第二控制電路實(shí)現(xiàn)線性可變阻截流功能，對(duì)電涌 進(jìn)行抑制，使設(shè)備免受電涌沖擊。
[0029] 作為優(yōu)選，線性可變阻截流模塊中，
[0030] 第一信號(hào)傳輸主通道包括：第一限流支路和第一信號(hào)放大支路；第一限流支路用 于第一信號(hào)傳輸時(shí)對(duì)第一信號(hào)傳輸主通道進(jìn)行限流，第一信號(hào)放大支路用于控制第一信號(hào) 傳輸時(shí)信號(hào)的放大，第一限流支路和第一信號(hào)放大支路串聯(lián)；
[0031] 第二信號(hào)傳輸主通道包括：第二限流支路和第二信號(hào)放大支路；第二限流支路用 于第二信號(hào)傳輸時(shí)對(duì)第二信號(hào)傳輸主通道進(jìn)行限流，第二信號(hào)放大支路用于控制第二信號(hào) 傳輸時(shí)信號(hào)的放大，第二限流支路和第二信號(hào)放大支路串聯(lián)；
[0032] 第一控制電路包括：第一正向偏置支路和第一反向偏置支路，第一正向偏置支路 和第一反向偏置支路并聯(lián)；
[0033] 第二控制電路包括：第二正向偏置支路和第二反向偏置支路，第二正向偏置支路 和第二反向偏置支路并聯(lián)。
[0034] 進(jìn)一步地，第一限流支路包括：第一取樣電阻；
[0035] 第一信號(hào)放大支路包括：第一場(chǎng)效應(yīng)管；
[0036] 第一正向偏置支路包括：第一開關(guān)管和第一正向偏置電阻；
[0037] 第一反向偏置支路包括：第一反向偏置電容；
[0038] 第一取樣電阻的輸入端與第一開關(guān)管的發(fā)射極連接，第一取樣電阻的輸出端及第 一開關(guān)管的基極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極；第一開關(guān)管的集電極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵 極；第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與第一正向偏置電阻的輸出端連接；第一正向偏置電阻的輸入端 連接第一反向偏置電容的輸出端或第一開關(guān)管的集電極；第一反向偏置電容的輸入端與第 一取樣電阻的輸入端或第一開關(guān)管的發(fā)射極連接，第一反向偏置電容的輸出端連接第一開 關(guān)管的集電極或第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。
[0039] 進(jìn)一步地，第二限流支路包括：第二取樣電阻；
[0040] 第二信號(hào)放大支路包括：第二場(chǎng)效應(yīng)管；
[0041] 第二正向偏置支路包括：第二開關(guān)管和第二正向偏置電阻；
[0042] 第二反向偏置支路包括：第二反向偏置電容；
[0043] 第二取樣電阻的輸入端與第二開關(guān)管的發(fā)射極連接，第二取樣電阻的輸出端及第 二開關(guān)管的基極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管的源極；第二開關(guān)管的集電極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵 極；第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與第二正向偏置電阻的輸出端連接；第二正向偏置電阻的輸入端 連接第二反向偏置電容的輸出端或第二開關(guān)管的集電極；第二反向偏置電容的輸入端與第 二取樣電阻的輸入端或第二開關(guān)管的發(fā)射極連接，第二反向偏置電容的輸出端連接第二開 關(guān)管的集電極或第二場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。
[0044] 在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0045] 1、線性可變阻截流模塊采用半導(dǎo)體技術(shù)，包括場(chǎng)效應(yīng)管和開關(guān)管等半導(dǎo)體器件， 反應(yīng)速度快。
[0046] 2、線性可變阻截流模塊拓寬了信號(hào)類保護(hù)器如保護(hù)器的工作帶寬。
[0047] 3、為與保護(hù)器連接的設(shè)備提供二次保護(hù)作用。
[0048] 4、使用方便，將線性可變阻截流模塊串聯(lián)在信號(hào)線A和B中即可作為保護(hù)器使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0049] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中串聯(lián)式保護(hù)器的電路原理示意圖；
[0050] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中線性可變阻截流模塊的電路原理示意圖；
[0051] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例二中具有線性變阻截流功能的保護(hù)器的電路原理簡(jiǎn)圖；
[0052] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中具有線性變阻截流功能的保護(hù)器電路原理示意圖；
[0053] 圖5本發(fā)明實(shí)施例二中具有線性變阻截流功能的保護(hù)器的伏安特性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 本發(fā)明的線性可變阻截流模塊，利用單極半導(dǎo)體元器件的可變電阻、開關(guān)特性以 及高反應(yīng)速度的特性而設(shè)計(jì)制作。當(dāng)線性可變阻截流模塊串聯(lián)于信號(hào)線A的輸入端和輸出 端之間及信號(hào)線B的輸入端和輸出端之間使用時(shí)，它可以通過監(jiān)控信號(hào)線中電流的變化， 充當(dāng)可變電阻和截流開關(guān)的作用，同時(shí)它還有自恢復(fù)功能。
[0055] 下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0056] 實(shí)施例一：
[0057] 請(qǐng)參考圖2,本實(shí)施例提供一種線性可變阻截流模塊，包括：第一信號(hào)傳輸主通 道、第二信號(hào)傳輸主通道、第一控制電路及第二控制電路；第一控制電路、第一信號(hào)傳輸主 通道、第二控制電路和第二信號(hào)傳輸主通道相互并聯(lián)。第一信號(hào)傳輸主通道用于第一信號(hào) 的傳輸；第二信號(hào)傳輸主通道用于第二信號(hào)的傳輸；第一控制電路用于控制第一信號(hào)傳輸 主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)；第二控制電路用于控制第二信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、 變阻或截止?fàn)顟B(tài)。這里，第一信號(hào)是當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)傳輸主通道與交流電的流向相匹配而處于 正常工作狀態(tài)時(shí)所傳輸?shù)男盘?hào)，第二信號(hào)是當(dāng)?shù)诙盘?hào)傳輸主通道與交流電的流向相匹配 而處于正常工作狀態(tài)時(shí)所傳輸?shù)男盘?hào)。
[0058] 在其中一優(yōu)選實(shí)施例中，第一信號(hào)傳輸主通道包括第一限流支路和第一信號(hào)放大 支路，第一限流支路用于第一信號(hào)傳輸時(shí)對(duì)第一信號(hào)傳輸主通道進(jìn)行限流，第一信號(hào)放大 支路用于控制第一信號(hào)傳輸時(shí)信號(hào)的放大，第一限流支路和第一信號(hào)放大支路串聯(lián)。第二 信號(hào)傳輸主通道包括第二限流支路和第二信號(hào)放大支路，第二限流支路用于第二信號(hào)傳輸 時(shí)對(duì)第二信號(hào)傳輸主通道進(jìn)行限流，第二信號(hào)放大支路用于控制第二信號(hào)傳輸時(shí)信號(hào)的放 大，第二限流支路和第二信號(hào)放大支路串聯(lián)。第一控制電路包括第一正向偏置支路和第一 反向偏置支路，第一正向偏置支路和第一反向偏置支路并聯(lián)。第二控制電路包括第二正向 偏置支路和第二反向偏置支路，第二正向偏置支路和第二反向偏置支路并聯(lián)。
[0059] 為了更好的實(shí)現(xiàn)線性可變阻截流功能，在另一優(yōu)選實(shí)施例中，第一限流支路包括 第一取樣電阻R2 ;第一信號(hào)放大支路包括第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1 ;第一正向偏置支路包括第一開 關(guān)管Q2和第一正向偏置電阻R1 ;第一反向偏置支路包括第一反向偏置電容C1。其中，第一 取樣電阻R2的輸入端與第一開關(guān)管Q2的發(fā)射極連接，第一取樣電阻R2的輸出端及第一開 關(guān)管Q2的基極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極；第一開關(guān)管Q2的集電極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管 Q1的柵極；第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極與第一正向偏置電阻R1的輸出端連接；第一正向偏置 電阻R1的輸入端連接第一反向偏置電容C1的輸出端或第一開關(guān)管Q2的集電極；第一反向 偏置電容C1的輸入端與第一取樣電阻R2的輸入端或第一開關(guān)管Q2的發(fā)射極連接，第一反 向偏置電容C1的輸出端連接第一開關(guān)管Q2的集電極或第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極。
[0060] 在另一優(yōu)選實(shí)施例中，第二限流支路包括第二取樣電阻R4 ;第二信號(hào)放大支路包 括：第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3 ;第二正向偏置支路包括第二開關(guān)管Q4和第二正向偏置電阻R3 ;第二 反向偏置支路包括第二反向偏置電容C2。其中，第二取樣電阻R4的輸入端與第二開關(guān)管 Q4的發(fā)射極連接，第二取樣電阻R4的輸出端及第二開關(guān)管Q4的基極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3 的源極；第二開關(guān)管Q4的集電極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極；第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極與 第二正向偏置電阻R3的輸出端連接；第二正向偏置電阻R3的輸入端連接第二反向偏置電 容C2的輸出端或第二開關(guān)管Q4的集電極；第二反向偏置電容C2的輸入端與第二取樣電阻 R4的輸入端或第二開關(guān)管Q4的發(fā)射極連接，第二反向偏置電容C2的輸出端連接第二開關(guān) 管Q4的集電極或第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極。
[0061] 其中，第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3優(yōu)選選用N溝道耗盡型絕緣柵型場(chǎng)效 應(yīng)管，第一開關(guān)管Q2和第二開關(guān)管Q4優(yōu)先選用NPN型高速開關(guān)管；第一正向偏置電阻R1 和第二正向偏置電阻R3的阻值可優(yōu)選選用100K歐姆。
[0062] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比較，本實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0063] 1、線性可變阻截流模塊采用半導(dǎo)體技術(shù)，應(yīng)用如場(chǎng)效應(yīng)管和開關(guān)管的半導(dǎo)體器 件，組成實(shí)現(xiàn)線性可變阻截流功能的模塊，具有反應(yīng)速度高的優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)速度全部在一個(gè)微 秒以內(nèi)，甚至可以達(dá)到在800個(gè)納秒以內(nèi)就可以把模塊中的全部器件觸發(fā)，而普通的PTC， 很多時(shí)候要在幾百個(gè)毫秒以內(nèi)才能反應(yīng)過來。
[0064] 2、線性可變阻截流模塊拓寬了信號(hào)類保護(hù)器的工作帶寬：在電路還沒有觸發(fā)之 前，它是一個(gè)電阻性的產(chǎn)品，電極特性有穩(wěn)定的電阻，元器件基本上沒有容性，有很小的電 感性，這就決定了它不僅低頻性能可靠，而且可以工作在很高的頻率場(chǎng)所，所以它的工作帶 寬最高可達(dá)3GHZ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常電涌保護(hù)器的10MHZ，可以滿足當(dāng)前以及今后發(fā)展的高頻 傳輸信號(hào)設(shè)備的保護(hù)。
[0065] 實(shí)施例二：
[0066] 請(qǐng)參考圖3-4,本實(shí)施例提供一種具有線性變阻截流功能的保護(hù)器，保護(hù)器具有兩 條信號(hào)線，分別為信號(hào)線A和信號(hào)線B，保護(hù)器具體包括：瞬態(tài)抑制支路和放電支路，還包 括：第一線性可變阻截流模塊和第二線性可變阻截流模塊；第一或第二線性可變阻截流模 塊具有與實(shí)施例一相同的結(jié)構(gòu)，這里不再贅述。其中，第一信號(hào)傳輸主通道和第一控制電路 二者的輸入端分別連接放電支路的輸入端；第一信號(hào)傳輸主通道和第一控制電路二者的輸 出端分別連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端；第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路二者的輸入端 分別連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端；第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路二者的輸出端分別 連接放電支路的輸入端。
[0067] 在其中一優(yōu)選實(shí)施例中，其中，第一限流支路、第一正向偏置支路和第一反向偏置 支路三者的輸入端分別連接放電支路的輸入端，第一正向偏置支路和第一信號(hào)放大支路二 者的輸出端分別連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端；第二限流支路、第二正向偏置支路和第二反 向偏置支路三者的輸入端分別連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端，第二正向偏置支路和第二信號(hào) 放大支路二者的輸出端分別連接放電支路的輸入端。
[0068] 在另一優(yōu)選實(shí)施例中，其中，第一取樣電阻R2的輸入端與第一開關(guān)管Q2的發(fā)射極 都與放電支路的輸入端連接，第一取樣電阻R2的輸出端及第一開關(guān)管Q2的基極連接第一 場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極；第一開關(guān)管Q2的集電極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極；第一場(chǎng)效應(yīng)管 Q1的漏極與第一正向偏置電阻R1的輸出端都與瞬態(tài)抑制支路的輸入端連接；第一正向偏 置電阻R1的輸入端連接第一反向偏置電容C1的輸出端或第一開關(guān)管Q2的集電極；第一反 向偏置電容C1的輸入端與放電支路的輸入端連接，第一反向偏置電容C1的輸出端連接第 一開關(guān)管Q2的集電極或第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極。
[0069] 在另一優(yōu)選實(shí)施例中，其中，第二取樣電阻R4的輸入端與第二開關(guān)管Q4的發(fā)射極 都與瞬態(tài)抑制支路的輸入端連接，第二取樣電阻R4的輸出端及第二開關(guān)管Q4的基極連接 第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極；第二開關(guān)管Q4的集電極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極；第二場(chǎng)效 應(yīng)管Q3的漏極及第二正向偏置電阻R3的輸出端都與放電支路的輸入端連接；第二正向偏 置電阻R3的輸入端連接第二反向偏置電容C2的輸出端或第二開關(guān)管Q4的集電極；第二反 向偏置電容C2的輸入端與瞬態(tài)抑制支路的輸入端連接，第二反向偏置電容C2的輸出端連 接第二開關(guān)管Q4的集電極或第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極。
[0070] 本實(shí)施例中，第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3同樣優(yōu)選選用N溝道耗盡型絕 緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，第一開關(guān)管Q2和第二開關(guān)管Q4同樣優(yōu)先選用NPN型高速開關(guān)管；第一正 向偏置電阻R1和第二正向偏置電阻R3的阻值同樣可優(yōu)選選用100K歐姆。
[0071] 另外需要說明的是，本例中，圖4上標(biāo)注的輸入端IN和輸出端0UT，指的是雷電流 通過信號(hào)線A或信號(hào)線B的流向。
[0072] 具有線性變阻截流功能的保護(hù)器的具體工作原理參見圖3和4。第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1 和第一取樣電阻R2組成第一信號(hào)傳輸主通道，第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3和第二取樣電阻R4組成第 二信號(hào)傳輸主通道，第一信號(hào)傳輸主通道和第二信號(hào)傳輸主通道組成信號(hào)傳輸?shù)碾p向主通 道，所謂雙向主通道是指具有線性變阻截流功能的保護(hù)器正常工作時(shí)，需根據(jù)通過線性可 變阻截流模塊的交流電的方向來決定第一信號(hào)傳輸主通道處于工作狀態(tài)(包括導(dǎo)通、截止 和變阻）還是第二信號(hào)傳輸主通道處于工作狀態(tài)，若第一信號(hào)傳輸主通道處于工作狀態(tài)，則 第二信號(hào)傳輸主通道處于停止工作狀態(tài)，反之，若第二信號(hào)傳輸主通道處于工作狀態(tài)，則第 一信號(hào)傳輸主通道處于停止工作狀態(tài)。當(dāng)然，若第一信號(hào)傳輸主通道處于工作狀態(tài)時(shí)，第一 控制電路對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)通、截止和變阻的控制；若第二信號(hào)傳輸主通道處于工作狀態(tài)時(shí)，第二 控制電路則對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)通、截止和變阻的控制。
[0073] 本實(shí)施例中，參見圖4,放電支路包括氣體放電管⑶T1和⑶T2,⑶T1的輸入端連 接在信號(hào)線A上，輸出端連接在地線上，⑶T2的輸入端連接在信號(hào)線B上，輸出端連接在地 線上，瞬態(tài)抑制電路包括瞬態(tài)抑制二極管TVS1、TVS2和TVS3, TVS1的輸入端連接信號(hào)線A 的輸出端，輸出端連接在地線上，TVS2的一端連接信號(hào)線A的輸出端，另一端連接在信號(hào)線 B的輸出端，TVS1的輸入端連接信號(hào)線B的輸出端，輸出端連接在地線上。第一信號(hào)傳輸主 通道和第一控制電路的輸入端分別與⑶T1的輸入端連接，輸出端分別與TVS1的輸入端或 TVS2與信號(hào)線A的輸出端相連的一端連接，第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路的輸入端 分別與TVS3的輸入端或TVS2與信號(hào)線B的輸出端相連的一端連接，輸出端分別與⑶T2的 輸入端連接。第一信號(hào)傳輸主通道、第一控制電路、第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路與 放電支路及瞬態(tài)抑制支路的更具體連接方式請(qǐng)參見圖4。
[0074] 在正常工作時(shí)，第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1及第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3組成漏極跟隨器，并與精密第 一取樣電阻R2及精密第二取樣電阻R4組成信號(hào)傳輸主通道，此時(shí)線性可變阻截流模塊表 現(xiàn)為"電阻"特性，隨著通過線性可變阻截流模塊的電流的增加，第一開關(guān)管Q2、第一正向 偏置電阻R1和第一反向偏置電容C1組成的第一控制電路及第二開關(guān)管Q4、第二正向偏置 電阻R3和第二反向偏置電容C2組成的第二控制電路啟動(dòng)，導(dǎo)致第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1及第二 場(chǎng)效應(yīng)管Q3的控制極即柵極的電壓逐漸降低，從而也使導(dǎo)通電阻不斷增大，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)傳 輸主通道和第二信號(hào)傳輸主通道中的電流接近200mA左右時(shí)，第一開關(guān)管Q2和第二開關(guān) 管Q4將進(jìn)入深度飽和狀態(tài)，最終使第一場(chǎng)效應(yīng)管Q1和第二場(chǎng)效應(yīng)管Q3處于截止?fàn)顟B(tài)，像 開關(guān)一樣"關(guān)斷"設(shè)備和外部傳輸線路的聯(lián)系，使設(shè)備免受外部電涌的沖擊。當(dāng)電涌脈沖消 失后，隨著第一信號(hào)傳輸主通道和第二信號(hào)傳輸主通道中電流的不斷降低，第一開關(guān)管Q2 和第二開關(guān)管Q4恢復(fù)截止，第一信號(hào)傳輸主通道和第二信號(hào)傳輸主通道將像"可恢復(fù)保險(xiǎn) 絲"一樣進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，再次恢復(fù)正常工作狀態(tài)，具有線性變阻截流功能的保護(hù)器的伏安特 性曲線圖請(qǐng)參見圖5,其中，圖5中，I TKIP指保護(hù)器中線性可變阻截流模塊的觸發(fā)電流，VKESET 指保護(hù)器中線性可變阻截流模塊的復(fù)位電壓，CURRENT指通過保護(hù)器中的線性可變阻截流 模塊的電涌電流，VOLTAGE指保護(hù)器中線性可變阻截流模塊兩端的電壓。
[0075] 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，利用半導(dǎo)體技術(shù)的可集成化技術(shù)，本發(fā)明具有線性變阻截流功能 的保護(hù)器中，線性可變阻截流模塊將以集成軟封裝的形式制作，將兩個(gè)相同的線性可變阻 截流模塊集成，保證兩個(gè)相同的線性可變阻截流模塊可同時(shí)串聯(lián)在兩路信號(hào)線A和B中，對(duì) 兩條信號(hào)線A和B實(shí)行電涌抑制，從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行全方位保護(hù)。
[0076] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比較，本實(shí)施例除具有實(shí)施例一的有益效果外，具有如下有益效 果：
[0077] 1、可提供二次保護(hù)作用：當(dāng)線性可變阻截流模塊在信號(hào)類保護(hù)器中串聯(lián)使用時(shí)， 正常工作狀態(tài)可以充分發(fā)揮對(duì)電涌的阻截和泄放能力，使設(shè)備免受電涌沖擊；當(dāng)保護(hù)器一 旦出現(xiàn)故障，將會(huì)完全截?cái)嘈盘?hào)線，將設(shè)備和外界信號(hào)線隔離，避免設(shè)備遭受后續(xù)電涌的沖 擊，形成對(duì)設(shè)備的二次保護(hù)。而目前的保護(hù)器，其保護(hù)單元一旦喪失保護(hù)作用，并不能完全 阻隔斷后續(xù)電涌傳輸，導(dǎo)致后續(xù)的電涌仍然能對(duì)設(shè)備造成持續(xù)的沖擊。
[0078] 2、使用方便：由于兩個(gè)線性可變阻截流模塊集成了兩條信號(hào)傳輸通道，在使用時(shí) 同時(shí)串聯(lián)在兩條信號(hào)傳輸通道A和B中，對(duì)兩條信號(hào)線A和B實(shí)行電涌抑制。
[0079] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā) 明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1. 一種線性可變阻截流模塊，其特征在于，包括： 第一信號(hào)傳輸主通道：用于第一信號(hào)的傳輸； 第二信號(hào)傳輸主通道：用于第二信號(hào)的傳輸； 第一控制電路：用于控制第一信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)； 第二控制電路：用于控制第二信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)； 第一控制電路、第一信號(hào)傳輸主通道、第二控制電路和第二信號(hào)傳輸主通道相互并聯(lián)。
2. 如權(quán)利要求1所述的線性可變阻截流模塊，其特征在于： 第一信號(hào)傳輸主通道包括：第一限流支路和第一信號(hào)放大支路；第一限流支路用于第 一信號(hào)傳輸時(shí)對(duì)第一信號(hào)傳輸主通道進(jìn)行限流，第一信號(hào)放大支路用于控制第一信號(hào)傳輸 時(shí)信號(hào)的放大，第一限流支路和第一信號(hào)放大支路串聯(lián)； 第二信號(hào)傳輸主通道包括：第二限流支路和第二信號(hào)放大支路；第二限流支路用于第 二信號(hào)傳輸時(shí)對(duì)第二信號(hào)傳輸主通道進(jìn)行限流，第二信號(hào)放大支路用于控制第二信號(hào)傳輸 時(shí)信號(hào)的放大，第二限流支路和第二信號(hào)放大支路串聯(lián)； 第一控制電路包括：第一正向偏置支路和第一反向偏置支路，第一正向偏置支路和第 一反向偏置支路并聯(lián)； 第二控制電路包括：第二正向偏置支路和第二反向偏置支路，第二正向偏置支路和第 二反向偏置支路并聯(lián)。
3. 如權(quán)利要求2所述的線性可變阻截流模塊，其特征在于： 第一限流支路包括：第一取樣電阻（R2); 第一信號(hào)放大支路包括：第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1); 第一正向偏置支路包括：第一開關(guān)管（Q2)和第一正向偏置電阻（R1); 第一反向偏置支路包括：第一反向偏置電容（C1); 第一取樣電阻（R2)的輸入端與第一開關(guān)管（Q2)的發(fā)射極連接，第一取樣電阻（R2)的 輸出端及第一開關(guān)管（Q2)的基極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)的源極；第一開關(guān)管（Q2)的集電 極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)的柵極；第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)的漏極與第一正向偏置電阻（R1)的 輸出端連接；第一正向偏置電阻（R1)的輸入端連接第一反向偏置電容（C1)的輸出端或第 一開關(guān)管（Q2)的集電極；第一反向偏置電容（C1)的輸入端與第一取樣電阻（R2)的輸入端 或第一開關(guān)管（Q2)的發(fā)射極連接，第一反向偏置電容（C1)的輸出端連接第一開關(guān)管（Q2) 的集電極或第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)的柵極。
4. 如權(quán)利要求2所述的線性可變阻截流模塊，其特征在于： 第二限流支路包括：第二取樣電阻（R4); 第二信號(hào)放大支路包括：第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3); 第二正向偏置支路包括：第二開關(guān)管（Q4)和第二正向偏置電阻（R3); 第二反向偏置支路包括：第二反向偏置電容（C2); 第二取樣電阻（R4)的輸入端與第二開關(guān)管（Q4)的發(fā)射極連接，第二取樣電阻（R4)的 輸出端及第二開關(guān)管（Q4)的基極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)的源極；第二開關(guān)管（Q4)的集電 極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)的柵極；第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)的漏極與第二正向偏置電阻（R3)的 輸出端連接；第二正向偏置電阻（R3)的輸入端連接第二反向偏置電容（C2)的輸出端或第 二開關(guān)管（Q4)的集電極；第二反向偏置電容（C2)的輸入端與第二取樣電阻（R4)的輸入端 或第二開關(guān)管（Q4)的發(fā)射極連接，第二反向偏置電容（C2)的輸出端連接第二開關(guān)管（Q4) 的集電極或第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)的柵極。
5. 如權(quán)利要求3所述的線性可變阻截流模塊，其特征在于，第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)為N溝 道耗盡型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管；第一開關(guān)管（Q2)為NPN型高速開關(guān)管。
6. 如權(quán)利要求4所述的線性可變阻截流模塊，其特征在于，第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)為N溝 道耗盡型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管；第二開關(guān)管（Q4)為NPN型高速開關(guān)管。
7. -種具有線性變阻截流功能的保護(hù)器，包括瞬態(tài)抑制支路和放電支路，其特征在于， 還包括：第一線性可變阻截流模塊和第二線性可變阻截流模塊； 第一或第二線性可變阻截流模塊包括： 第一信號(hào)傳輸主通道：用于第一信號(hào)的傳輸； 第二信號(hào)傳輸主通道：用于第二信號(hào)的傳輸； 第一控制電路：用于控制第一信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)； 第二控制電路：用于控制第二信號(hào)傳輸主通道處于導(dǎo)通、變阻或截止?fàn)顟B(tài)； 第一控制電路、第一信號(hào)傳輸主通道、第二控制電路和第二信號(hào)傳輸主通道相互并 聯(lián)； 第一信號(hào)傳輸主通道和第一控制電路二者的輸入端分別連接放電支路的輸入端；第一 信號(hào)傳輸主通道和第一控制電路二者的輸出端分別連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端； 第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路二者的輸入端分別連接瞬態(tài)抑制支路的輸入端； 第二信號(hào)傳輸主通道和第二控制電路二者的輸出端分別連接放電支路的輸入端。
8. 如權(quán)利要求7所述的具有線性變阻截流功能的保護(hù)器，其特征在于： 第一信號(hào)傳輸主通道包括：第一限流支路和第一信號(hào)放大支路；第一限流支路用于第 一信號(hào)傳輸時(shí)對(duì)第一信號(hào)傳輸主通道進(jìn)行限流，第一信號(hào)放大支路用于控制第一信號(hào)傳輸 時(shí)信號(hào)的放大，第一限流支路和第一信號(hào)放大支路串聯(lián)； 第二信號(hào)傳輸主通道包括：第二限流支路和第二信號(hào)放大支路；第二限流支路用于第 二信號(hào)傳輸時(shí)對(duì)第二信號(hào)傳輸主通道進(jìn)行限流，第二信號(hào)放大支路用于控制第二信號(hào)傳輸 時(shí)信號(hào)的放大，第二限流支路和第二信號(hào)放大支路串聯(lián)； 第一控制電路包括：第一正向偏置支路和第一反向偏置支路，第一正向偏置支路和第 一反向偏置支路并聯(lián)； 第二控制電路包括：第二正向偏置支路和第二反向偏置支路，第二正向偏置支路和第 二反向偏置支路并聯(lián)； 第一限流支路、第一正向偏置支路和第一反向偏置支路三者的輸入端分別連接放電支 路的輸入端，第一正向偏置支路和第一信號(hào)放大支路二者的輸出端分別連接瞬態(tài)抑制支路 的輸入端； 第二限流支路、第二正向偏置支路和第二反向偏置支路三者的輸入端分別連接瞬態(tài)抑 制支路的輸入端，第二正向偏置支路和第二信號(hào)放大支路二者的輸出端分別連接放電支路 的輸入端。
9. 如權(quán)利要求8所述的具有線性變阻截流功能的保護(hù)器，其特征在于： 第一限流支路包括：第一取樣電阻（R2); 第一信號(hào)放大支路包括：第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1); 第一正向偏置支路包括：第一開關(guān)管（Q2)和第一正向偏置電阻（Rl); 第一反向偏置支路包括：第一反向偏置電容（Cl); 第一取樣電阻（R2)的輸入端與第一開關(guān)管（Q2)的發(fā)射極都與放電支路的輸入端連 接，第一取樣電阻（R2)的輸出端及第一開關(guān)管（Q2)的基極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)的源極； 第一開關(guān)管（Q2)的集電極連接第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)的柵極；第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)的漏極與第 一正向偏置電阻（R1)的輸出端都與瞬態(tài)抑制支路的輸入端連接；第一正向偏置電阻（R1) 的輸入端連接第一反向偏置電容（C1)的輸出端或第一開關(guān)管（Q2)的集電極；第一反向偏 置電容（C1)的輸入端與放電支路的輸入端連接，第一反向偏置電容（C1)的輸出端連接第 一開關(guān)管（Q2)的集電極或第一場(chǎng)效應(yīng)管（Q1)的柵極。
10.如權(quán)利要求8所述的線性可變阻截流模塊，其特征在于： 第二限流支路包括：第二取樣電阻（R4); 第二信號(hào)放大支路包括：第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3); 第二正向偏置支路包括：第二開關(guān)管（Q4)和第二正向偏置電阻（R3); 第二反向偏置支路包括：第二反向偏置電容（C2); 第二取樣電阻（R4)的輸入端與第二開關(guān)管（Q4)的發(fā)射極都與瞬態(tài)抑制支路的輸入端 連接，第二取樣電阻（R4)的輸出端及第二開關(guān)管（Q4)的基極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)的源 極；第二開關(guān)管（Q4)的集電極連接第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)的柵極；第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)的漏極及 第二正向偏置電阻（R3)的輸出端都與放電支路的輸入端連接；第二正向偏置電阻（R3)的 輸入端連接第二反向偏置電容（C2)的輸出端或第二開關(guān)管（Q4)的集電極；第二反向偏置 電容（C2)的輸入端與瞬態(tài)抑制支路的輸入端連接，第二反向偏置電容（C2)的輸出端連接 第二開關(guān)管（Q4)的集電極或第二場(chǎng)效應(yīng)管（Q3)的柵極。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK104218559SQ201310558090
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】龐旭, 惠欲曉 申請(qǐng)人:深圳市安信技術(shù)有限公司