《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種新型機(jī)載防浪涌電壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)
來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用2011年第11期
戴錢坤，謝君甫，鄒曉漁
（中航雷達(dá)與電子設(shè)備研究院，江蘇 無(wú)錫214063）
摘要： 設(shè)計(jì)了一種新型的機(jī)載過(guò)壓保護(hù)電路。該電路以芯片LT4356和APL502L為主要器件，簡(jiǎn)單可靠，能夠滿足防80 V/50 ms浪涌電壓要求。介紹了該防浪涌電壓保護(hù)電路主要特點(diǎn)和參數(shù)設(shè)計(jì)，并對(duì)該電路進(jìn)行了仿真分析。相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電路是一種可靠有效的機(jī)載過(guò)壓保護(hù)電路。
中圖分類號(hào)： TN86
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2011)11-0058-03
A novel design of airborne preventing surge voltage protective circuit
Dai Qiankun，Xie Junfu，Zou Xiaoyu
Radar and Avionics Institute of AVIC，Wuxi 214063，China
Abstract： A novel airborne preventing surge voltage protective circuit was designed. The COMS chip LT4356 and APL502L were the main components of the circuit which is simple and reliable enough to satisfy the demand of 80 V/50 ms. The main characteristics of the preventing surge voltage protective circuit and the design of parameters were discussed, furthermore, the circuit was simulation analyzed. The result of the experiment indicates that it is reliable and effective of the circuit.
Key words : surge voltage；over-voltage protect；airborne


   航空供電系統(tǒng)低壓直流電源一般是28 V，其中常伴有80 V/50 ms的浪涌電壓[1]。機(jī)載用電設(shè)備對(duì)電源浪涌電壓有著嚴(yán)格的要求[2]。28 V直流浪涌電壓的要求是用電設(shè)備承受電壓尖峰VPK為80 V，持續(xù)50 ms的浪涌電壓以后不發(fā)生任何故障。而有的機(jī)載設(shè)備要求能夠防50 V、持續(xù)時(shí)間為50 ms的浪涌電壓，并且規(guī)定了50 V電壓從0.05 s開始降到31.5 V的放電時(shí)間為7.68 s?，F(xiàn)有的電壓保護(hù)電路[3-5]通常器件較多，電路復(fù)雜而且笨重，可靠性差。本文設(shè)計(jì)的電路采用了LT4356芯片和線性場(chǎng)效應(yīng)管APL502L作為核心器件，電路簡(jiǎn)單、可靠性高，能夠達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)要求。
1 電路設(shè)計(jì)
    電壓保護(hù)電路主要包括輸入電流檢測(cè)、功率器件、輸出電壓檢測(cè)、控制電路等部分。該電路采用了凌力爾特公司（Linear Technology）的LTC4356芯片和線性區(qū)場(chǎng)效應(yīng)管(Linear MOSFET) APL502L為核心器件。LTC4356是LT公司推出的一種過(guò)壓保護(hù)穩(wěn)壓器，該器件能同時(shí)進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)，為航空電子設(shè)備等下游組件提供了可靠的前段保護(hù)。其工作電壓范圍為4 V～80 V，可以處理100 V甚至更高的瞬態(tài)電壓，并在不對(duì)自身和負(fù)載造成損壞的前提下提供低至-60 V的反向輸入保護(hù)，非常適合汽車、工業(yè)及航空電子應(yīng)用。APL502L是ADVANCED POWER TECHNOLOGY公司開發(fā)的一種線性區(qū)MOSFET，非常適合工作在線性區(qū)，具有正偏安全工作區(qū)（FBSOA）范圍廣、耐高壓和大電流、功率耗散高等特點(diǎn)。該電壓保護(hù)電路用簡(jiǎn)單的IC和MOSFET解決方案取代了復(fù)雜笨重的保護(hù)電路，可以根據(jù)需要設(shè)置防浪涌電壓和電流保護(hù)時(shí)間，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、電路損耗低、同時(shí)進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
1.1 過(guò)壓保護(hù)設(shè)計(jì)
    如圖1所示，LT4356通過(guò)一個(gè)電壓比較器將FB端反饋電壓和一個(gè)1.25 V基準(zhǔn)電壓比較來(lái)控制GATE端的輸出以實(shí)現(xiàn)電路的電壓保護(hù)功能。R5和R6兩個(gè)電阻分壓連到LT4356的FB端，發(fā)生過(guò)壓保護(hù)時(shí)，在定時(shí)周期內(nèi)芯片GATE端控制MOSFET繼續(xù)保持導(dǎo)通，直到時(shí)間超過(guò)設(shè)定的定時(shí)周期時(shí)，GATE端控制MOSFET關(guān)斷，保證系統(tǒng)保持一定時(shí)間內(nèi)的瞬時(shí)浪涌電壓。首先，計(jì)算輸出箝位電壓VREG為35 V過(guò)壓保護(hù)時(shí)R5和R6的取值。

 
 

    

 

 

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該電路能夠安全工作在80 V/50 ms的浪涌電壓的情況下，將輸出電壓穩(wěn)定地箝位在35 V，對(duì)后級(jí)電路和設(shè)備起到有效的保護(hù)作用。
    如果浪涌電壓下降緩慢，其實(shí)際過(guò)壓時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出50 ms，此種情況下根據(jù)后級(jí)設(shè)備或電路的特點(diǎn)可以通過(guò)適當(dāng)提高箝位電壓來(lái)減少過(guò)壓時(shí)間，但是一般不推薦過(guò)壓時(shí)間超過(guò)100 ms，過(guò)壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，場(chǎng)效應(yīng)管容易損壞，可靠性降低。此外，還可以使用兩級(jí)電壓保護(hù)電路串聯(lián)，前級(jí)先將輸出電壓箝位在55 V左右，后一級(jí)過(guò)壓保護(hù)電路再將55 V輸入箝位到35 V左右同時(shí)增加過(guò)壓保護(hù)時(shí)間，這樣可以減少場(chǎng)效應(yīng)管所受到的應(yīng)力，增加系統(tǒng)的可靠性。
參考文獻(xiàn)
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