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]。機載用電設備對電源浪涌電壓有著嚴格的要求[2]。28 V直流浪涌電壓的要求是用電設備承受電壓尖峰VPK為80 V，持續(xù)50 ms的浪涌電壓以后不發(fā)生任何故障。而有的機載設備要求能夠防50 V、持續(xù)時間為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的放電時間為7.68 s?，F(xiàn)有的電壓保護電路[3-5]通常器件較多，電路復雜而且笨重，可靠性差。本文設計的電路采用了LT4356芯片和線性場效應管APL502L作為核心器件，電路簡單、可靠性高，能夠達到各項指標要求。
1 電路設計
    電壓保護電路主要包括輸入電流檢測、功率器件、輸出電壓檢測、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)場效應管(Linear MOSFET) APL502L為核心器件。LTC4356是LT公司推出的一種過壓保護穩(wěn)壓器，該器件能同時進行過壓和過流保護，為航空電子設備等下游組件提供了可靠的前段保護。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，并在不對自身和負載造成損壞的前提下提供低至-60 V的反向輸入保護，非常適合汽車、工業(yè)及航空電子應用。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。該電壓保護電路用簡單的IC和MOSFET解決方案取代了復雜笨重的保護電路，可以根據(jù)需要設置防浪涌電壓和電流保護時間，具有結構簡單、可靠性好、電路損耗低、同時進行過壓和過流保護等優(yōu)點。
1.1 過壓保護設計
    如圖1所示，LT4356通過一個電壓比較器將FB端反饋電壓和一個1.25 V基準電壓比較來控制GATE端的輸出以實現(xiàn)電路的電壓保護功能。R5和R6兩個電阻分壓連到LT4356的FB端，發(fā)生過壓保護時，在定時周期內芯片GATE端控制MOSFET繼續(xù)保持導通，直到時間超過設定的定時周期時，GATE端控制MOSFET關斷，保證系統(tǒng)保持一定時間內的瞬時浪涌電壓。首先，計算輸出箝位電壓VREG為35 V過壓保護時R5和R6的取值。

    實驗結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，對后級電路和設備起到有效的保護作用。
    如果浪涌電壓下降緩慢，其實際過壓時間已經(jīng)遠遠超出50 ms，此種情況下根據(jù)后級設備或電路的特點可以通過適當提高箝位電壓來減少過壓時間，但是一般不推薦過壓時間超過100 ms，過壓時間過長，場效應管容易損壞，可靠性降低。此外，還可以使用兩級電壓保護電路串聯(lián)，前級先將輸出電壓箝位在55 V左右，后一級過壓保護電路再將55 V輸入箝位到35 V左右同時增加過壓保護時間，這樣可以減少場效應管所受到的應力，增加系統(tǒng)的可靠性。
參考文獻
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