80V浪涌吸收器原理與設(shè)計(jì)

摘要 針對(duì)飛機(jī)直流電源上的浪涌干擾，分析了采用電壓鉗位和開關(guān)式穩(wěn)壓電路兩種方法，實(shí)現(xiàn)80V浪涌吸收器的可行性。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，較好地解決了這一問(wèn)題。
關(guān)鍵詞 機(jī)載電子設(shè)備；80V浪涌吸收器；浪涌干擾

隨著機(jī)載電子設(shè)備的日益增多和功能日趨完善。但由于電子設(shè)備間相互產(chǎn)生干擾，使得各電子設(shè)備的工作環(huán)境更加惡劣。為使各種電子設(shè)備能可靠工作，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各種電子設(shè)備應(yīng)能承受的環(huán)境條件。對(duì)最基本的供電來(lái)說(shuō)，國(guó)軍標(biāo)(GJB181—86)中要求機(jī)載電子設(shè)備能夠承受一定的尖峰電壓及浪涌電壓。對(duì)于尖峰電壓，因?yàn)榧夥咫妷褐惦m高，但時(shí)間短，能量小，可用電感濾除或用瞬態(tài)電壓抑制二極管、壓敏電阻來(lái)吸收。對(duì)于低壓浪涌，可以采取貯存能量，或主控系統(tǒng)供電由低壓變高壓DC—DC補(bǔ)充的供電方法，使電子設(shè)備工作不問(wèn)斷，就可解決此問(wèn)題。但對(duì)于過(guò)壓浪涌，GJB181—86中要求使用+28V供電的電子設(shè)備能承受80V、50ms的過(guò)壓浪涌，其電壓高，時(shí)間長(zhǎng)，因此實(shí)現(xiàn)困難。本文通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)，提出了采用電壓鉗位和開關(guān)式穩(wěn)壓電路等方法來(lái)解決此問(wèn)題的思路。

1 電壓鉗位
正常供電采用直流28 V的電子設(shè)備，要對(duì)80 V、50 ms的浪涌電壓實(shí)現(xiàn)鉗位，必須要有能承受52 V壓降的器件。若電子設(shè)備工作電流為3 A，則需消耗的功率為52×3=156 W。從理論上來(lái)分析，可用瞬態(tài)電壓抑制二極管或壓敏電阻來(lái)鉗位，但此時(shí)有大電流流過(guò)設(shè)備的保險(xiǎn)絲，會(huì)燒斷保險(xiǎn)絲。若采用自復(fù)保險(xiǎn)絲(PTC)來(lái)替換金屬保險(xiǎn)絲，自復(fù)保險(xiǎn)絲能承受52 V壓降，理論上可以實(shí)現(xiàn)80 V浪涌電壓的鉗位。但現(xiàn)有PTC材料的環(huán)境溫度變化很大，如圖1所示。從圖1中可以看出，這種保險(xiǎn)絲在軍用環(huán)境溫度條件下起不到保險(xiǎn)的作用。因此，此方案可以滿足一般民用要求，但目前還不滿足軍用環(huán)境溫度條件要求。

2 開關(guān)式穩(wěn)壓電路
采用開關(guān)式穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)80 V浪涌吸收器。需選用導(dǎo)通電阻小，能承受大電流的開關(guān)器件，使正常工作時(shí)壓差很小，消耗能量較少；關(guān)斷時(shí)，能承受高電壓。IR公司的MOSFET系列具備這個(gè)功能，例如IRF250，其基本應(yīng)用參數(shù)為Vdss=200 V，通態(tài)電阻Rds(on)=0．075Ω，允許通過(guò)電流ID=30 A。
采用此類器件實(shí)現(xiàn)80 V浪涌吸收器的電路框圖如圖2所示。