高壓浪涌抑制器取代笨重的無(wú)源組件

　　4 浪涌

　　尖峰是持續(xù)時(shí)間不到 1ms 的瞬態(tài);浪涌則是持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的瞬態(tài)。圖 3 顯示了僅發(fā)動(dòng)機(jī)模式的限制。MIL-STD-1275D 推薦進(jìn)行的測(cè)試規(guī)定，應(yīng)該以 1s 的重復(fù)時(shí)間，給系統(tǒng)輸入加上 5 個(gè)持續(xù)時(shí)間 50ms 的 100V 脈沖。有趣的是，圖 3 所示浪涌情況的包絡(luò)要求比較難以滿(mǎn)足，因?yàn)樵摾擞课丛谌?500ms 時(shí)間內(nèi)保持 40V。本文所示解決方案滿(mǎn)足了這些情況的要求。就浪涌而言，對(duì)正常運(yùn)行模式的要求是較為容易;正常運(yùn)行模式的浪涌包絡(luò)類(lèi)似，除了電壓最大值是 40V 而不是 100V。

　　5 紋波

　　紋波這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是，輸入電壓相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài) DC 電壓的變化。紋波頻率可能由 50Hz 至 200kHz 的頻率組成。在僅發(fā)動(dòng)機(jī)模式，紋波相對(duì)于 DC 穩(wěn)定狀態(tài)電壓可能偏離多達(dá) ±7V。在正常運(yùn)行模式，紋波略低，相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài) DC 電壓偏離 ±2V。MIL-STD-1275D 規(guī)范規(guī)定了明確的測(cè)試條件，并推薦了一組測(cè)試頻率。

　　6 啟動(dòng)模式

　　除了正常運(yùn)行模式和僅發(fā)動(dòng)機(jī)模式，MIL-STD-1275D 規(guī)范還定義了啟動(dòng)模式，描述了引擎啟動(dòng)器和發(fā)動(dòng)導(dǎo)致的電壓變化。圖 4 來(lái)自 MIL-STD-1275D 規(guī)范。曲線(xiàn)從穩(wěn)定狀態(tài) DC 電壓開(kāi)始，然后在“初次嚙合浪涌 (Initial Engagement Surge - IES)”期間降到低至 6V。在 1 秒時(shí)間內(nèi)，該曲線(xiàn)上升至“發(fā)動(dòng)級(jí)”，這時(shí)最低電壓為 16V。該曲線(xiàn)在 30 秒時(shí)間內(nèi)再次返回到穩(wěn)定狀態(tài) DC 電壓。

　　7 其他要求

　　MIL-STD-1275D 明確規(guī)定，系統(tǒng)必須承受極性反轉(zhuǎn)而不被損壞。在迅速啟動(dòng)期間，如果啟動(dòng)器電纜反接了，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。MIL-STD-1275D 接下來(lái)引用了另一個(gè)有關(guān)電磁兼容性要求的標(biāo)準(zhǔn) MIL-STD-461，而該標(biāo)準(zhǔn)超出了本文討論范圍。

　　8 符合 MIL-STD-1275D 要求的浪涌抑制器解決方案

　　凌力爾特公司的浪涌抑制器產(chǎn)品可構(gòu)成富有吸引力的 MIL-STD-1275D 兼容解決方案。其他設(shè)計(jì)一般在輸入采用并聯(lián)箝位，這在持續(xù)過(guò)壓情況下，可能導(dǎo)致?lián)p壞或保險(xiǎn)絲熔化。

　　當(dāng)面對(duì)輸入電壓尖峰和浪涌時(shí)，LTC4366 和 LT4363 等高壓浪涌抑制器用串聯(lián) MOSFET 限制輸出電壓，而不是用笨重的無(wú)源組件將很多能量分流到地。在正常運(yùn)行時(shí)，MOSFET 得到全面改進(jìn)以最大限度降低 MOSFET 的功耗。當(dāng)浪涌或尖峰期間輸入電壓上升時(shí)，浪涌抑制器調(diào)節(jié)輸出電壓，以向負(fù)載提供安全、不間斷的供電。電流限制和定時(shí)器功能保護(hù)外部 MOSFET 免受更嚴(yán)重情況的影響。

　　9 浪涌

　　在 MIL-STD-1275D 中，MOSFET 功耗最嚴(yán)重的情況發(fā)生在 100V 輸入浪涌時(shí)。圖 5 所示電路將輸出電壓調(diào)節(jié)至 44V。結(jié)果，該電路必須從 100V 輸入下降 56V，降至 44V 輸出。在這一符合 MIL-STD-1275D 要求的解決方案中，為了提高輸出端可用功率，采用了兩個(gè)串聯(lián) MOSFET。用 LTC4366 將第一個(gè) MOSFET 的源極調(diào)節(jié)至 66V，同時(shí)用 LT4363 將第二個(gè) MOSFET 的源極調(diào)節(jié)至 44V。這就降低了在兩個(gè) MOSFET 任意一個(gè)中必須消耗的功率。