80V浪涌吸收器原理與設計

摘要 針對飛機直流電源上的浪涌干擾，分析了采用電壓鉗位和開關式穩壓電路兩種方法，實現80V浪涌吸收器的可行性。經過設計和試驗，較好地解決了這一問題。
關鍵詞 機載電子設備；80V浪涌吸收器；浪涌干擾

隨著機載電子設備的日益增多和功能日趨完善。但由于電子設備間相互產生干擾，使得各電子設備的工作環境更加惡劣。為使各種電子設備能可靠工作，國家標準規定了各種電子設備應能承受的環境條件。對最基本的供電來說，國軍標(GJB181—86)中要求機載電子設備能夠承受一定的尖峰電壓及浪涌電壓。對于尖峰電壓，因為尖峰電壓值雖高，但時間短，能量小，可用電感濾除或用瞬態電壓抑制二極管、壓敏電阻來吸收。對于低壓浪涌，可以采取貯存能量，或主控系統供電由低壓變高壓DC—DC補充的供電方法，使電子設備工作不問斷，就可解決此問題。但對于過壓浪涌，GJB181—86中要求使用+28V供電的電子設備能承受80V、50ms的過壓浪涌，其電壓高，時間長，因此實現困難。本文通過理論分析和實驗，提出了采用電壓鉗位和開關式穩壓電路等方法來解決此問題的思路。

1 電壓鉗位
正常供電采用直流28 V的電子設備，要對80 V、50 ms的浪涌電壓實現鉗位，必須要有能承受52 V壓降的器件。若電子設備工作電流為3 A，則需消耗的功率為52×3=156 W。從理論上來分析，可用瞬態電壓抑制二極管或壓敏電阻來鉗位，但此時有大電流流過設備的保險絲，會燒斷保險絲。若采用自復保險絲(PTC)來替換金屬保險絲，自復保險絲能承受52 V壓降，理論上可以實現80 V浪涌電壓的鉗位。但現有PTC材料的環境溫度變化很大，如圖1所示。從圖1中可以看出，這種保險絲在軍用環境溫度條件下起不到保險的作用。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境溫度條件要求。

2 開關式穩壓電路
采用開關式穩壓電路實現80 V浪涌吸收器。需選用導通電阻小，能承受大電流的開關器件，使正常工作時壓差很小，消耗能量較少；關斷時，能承受高電壓。IR公司的MOSFET系列具備這個功能，例如IRF250，其基本應用參數為Vdss=200 V，通態電阻Rds(on)=0．075Ω，允許通過電流ID=30 A。
采用此類器件實現80 V浪涌吸收器的電路框圖如圖2所示。