保护电压浪涌、尖峰和纹波的措施.doc

保护电压浪涌、尖峰和纹波的措施本文中我们集中探讨美国国防部接口标准 MIL-STD-1275，该标准与 28V DC 军用车辆电源有关，还有其他一些类似的国家级规范，例如英国的 DEFSTAN 61-5 Part 6。飞机有自己的标准，例如，DO-160 面向民用飞机，MIL-STD-704 面向军用飞机。虽然特定的脉冲特性发生了变化，但它们在概念上都是非常相似的，因此适用于同样的原理。针对电压浪涌、尖峰和纹波提供保护电压尖峰的特点是持续数十微妙及高达几百伏的电压，由雷击或负载阶跃的感应耦合产生。目前应用的解决方案是有效的，这种解决方案通常采用瞬态电压抑制器，辅以所需的 EMI 滤波电路和电源电缆电感。电压浪涌一般高达 100V，持续数十或数百毫秒，由抛载引起。当负载电路或电池断接导致交流发电机两端的电压在短时间内快速上升，并因此导致使用同一电源的其他负载遇到同一电压浪涌。正如我们稍后会看到的那样，这可能是一个富挑战性及难以解决的问题。叠加在输入电源之稳态电压轨上的电压纹波会造成进一步的设计挑战。适度振幅的纹波可由输入电容器滤波至保护电路，但是在较大纹波和较大电流情况下，通过保护电路将纹波传送到下游稳压级的做法会更实用且效率更高。过压保护电路传统的无源过压保护电路 （图 1） 需要相对较大和笨重的组件，这样的组件引入插入损耗，可能因功率需求增加而成为一个问题。将很大的能量分流到地这种做法不能确保向下游供电，且可能由于重复操作而导致无源组件损坏。一种较好的解决方案是采用线性浪涌抑制器 IC，这可提供更佳性能、过流保护和更多功能，同时减少了所需电路板面积。一个例子是 LT4363 高压浪涌抑制器 （图 2）。我们之所以称这款 IC 是一种线性浪涌抑制器，是因为其操作与线性稳压器类似。在正常操作情况下，一个外部 N 沟道 MOSFET 被驱动至全通，并充当一个具非常小电压降的传输器件。如果输出电压上升至高于由 FB 引脚上的电阻分压器设定的稳压值，MOSFET 就调节 OUT 引脚上的电压，从而使负载电路能够在瞬态事件发生期间继续运行。SNS 和 OUT 引脚之间的可选电阻器用来控制过流事件，电流限制环路控制 MOSFET 上的栅极电压，以将电阻器两端的检测电压限制到 50mV。无论过压还是过流事件都会启动一个电流源给连至 TMR 引脚的电容器充电。充电电流与输入至输出电压差有关，以使定时器周期随着日益严重的故障而缩短，从而确保 MOSFET 保持在其安全工作区之内。