80V浪涌吸收器原理与设计

   摘要 针对飞机直流电源上的浪涌干扰，分析了采用电压钳位和开关式稳压电路两种方法，实现80V浪涌吸收器的可行性。经过设计和试验，较好地解决了这一问题。
关键词 机载电子设备；80V浪涌吸收器；浪涌干扰

    随着机载电子设备的日益增多和功能日趋完善。但由于电子设备间相互产生干扰，使得各电子设备的工作环境更加恶劣。为使各种电子设备能可靠工作，国家标准规定了各种电子设备应能承受的环境条件。对最基本的供电来说，国军标(GJB181—86)中要求机载电子设备能够承受一定的尖峰电压及浪涌电压。对于尖峰电压，因为尖峰电压值虽高，但时间短，能量小，可用电感滤除或用瞬态电压抑制二极管、压敏电阻来吸收。对于低压浪涌，可以采取贮存能量，或主控系统供电由低压变高压DC—DC补充的供电方法，使电子设备工作不问断，就可解决此问题。但对于过压浪涌，GJB181—86中要求使用+28V供电的电子设备能承受80V、50ms的过压浪涌，其电压高，时间长，因此实现困难。本文通过理论分析和实验，提出了采用电压钳位和开关式稳压电路等方法来解决此问题的思路。

1 电压钳位
    正常供电采用直流28 V的电子设备，要对80 V、50 ms的浪涌电压实现钳位，必须要有能承受52 V压降的器件。若电子设备工作电流为3 A，则需消耗的功率为52×3=156 W。从理论上来分析，可用瞬态电压抑制二极管或压敏电阻来钳位，但此时有大电流流过设备的保险丝，会烧断保险丝。若采用自复保险丝(PTC)来替换金属保险丝，自复保险丝能承受52 V压降，理论上可以实现80 V浪涌电压的钳位。但现有PTC材料的环境温度变化很大，如图1所示。从图1中可以看出，这种保险丝在军用环境温度条件下起不到保险的作用。因此，此方案可以满足一般民用要求，但目前还不满足军用环境温度条件要求。

2 开关式稳压电路
    采用开关式稳压电路实现80 V浪涌吸收器。需选用导通电阻小，能承受大电流的开关器件，使正常工作时压差很小，消耗能量较少；关断时，能承受高电压。IR公司的MOSFET系列具备这个功能，例如IRF250，其基本应用参数为Vdss=200 V，通态电阻Rds(on)=0．075Ω，允许通过电流ID=30 A。
    采用此类器件实现80 V浪涌吸收器的电路框图如图2所示。

   摘要 针对飞机直流电源上的浪涌干扰，分析了采用电压钳位和开关式稳压电路两种方法，实现80V浪涌吸收器的可行性。经过设计和试验，较好地解决了这一问题。
关键词 机载电子设备；80V浪涌吸收器；浪涌干扰

    随着机载电子设备的日益增多和功能日趋完善。但由于电子设备间相互产生干扰，使得各电子设备的工作环境更加恶劣。为使各种电子设备能可靠工作，国家标准规定了各种电子设备应能承受的环境条件。对最基本的供电来说，国军标(GJB181—86)中要求机载电子设备能够承受一定的尖峰电压及浪涌电压。对于尖峰电压，因为尖峰电压值虽高，但时间短，能量小，可用电感滤除或用瞬态电压抑制二极管、压敏电阻来吸收。对于低压浪涌，可以采取贮存能量，或主控系统供电由低压变高压DC—DC补充的供电方法，使电子设备工作不问断，就可解决此问题。但对于过压浪涌，GJB181—86中要求使用+28V供电的电子设备能承受80V、50ms的过压浪涌，其电压高，时间长，因此实现困难。本文通过理论分析和实验，提出了采用电压钳位和开关式稳压电路等方法来解决此问题的思路。

1 电压钳位
    正常供电采用直流28 V的电子设备，要对80 V、50 ms的浪涌电压实现钳位，必须要有能承受52 V压降的器件。若电子设备工作电流为3 A，则需消耗的功率为52×3=156 W。从理论上来分析，可用瞬态电压抑制二极管或压敏电阻来钳位，但此时有大电流流过设备的保险丝，会烧断保险丝。若采用自复保险丝(PTC)来替换金属保险丝，自复保险丝能承受52 V压降，理论上可以实现80 V浪涌电压的钳位。但现有PTC材料的环境温度变化很大，如图1所示。从图1中可以看出，这种保险丝在军用环境温度条件下起不到保险的作用。因此，此方案可以满足一般民用要求，但目前还不满足军用环境温度条件要求。

2 开关式稳压电路
    采用开关式稳压电路实现80 V浪涌吸收器。需选用导通电阻小，能承受大电流的开关器件，使正常工作时压差很小，消耗能量较少；关断时，能承受高电压。IR公司的MOSFET系列具备这个功能，例如IRF250，其基本应用参数为Vdss=200 V，通态电阻Rds(on)=0．075Ω，允许通过电流ID=30 A。
    采用此类器件实现80 V浪涌吸收器的电路框图如图2所示。