一种新型机载防浪涌电压保护电路设计

摘 要： 设计了一种新型的机载过压保护电路。该电路以芯片LT4356和APL502L为主要器件，简单可靠，能够满足防80 V/50 ms浪涌电压要求。介绍了该防浪涌电压保护电路主要特点和参数设计，并对该电路进行了仿真分析。相应实验结果表明，该电路是一种可靠有效的机载过压保护电路。
关键词： 浪涌电压；过压保护；机载

航空供电系统低压直流电源一般是28 V，其中常伴有80 V/50 ms的浪涌电压[1]。机载用电设备对电源浪涌电压有着严格的要求[2]。28 V直流浪涌电压的要求是用电设备承受电压尖峰VPK为80 V，持续50 ms的浪涌电压以后不发生任何故障。而有的机载设备要求能够防50 V、持续时间为50 ms的浪涌电压，并且规定了50 V电压从0.05 s开始降到31.5 V的放电时间为7.68 s。现有的电压保护电路[3-5]通常器件较多，电路复杂而且笨重，可靠性差。本文设计的电路采用了LT4356芯片和线性场效应管APL502L作为核心器件，电路简单、可靠性高，能够达到各项指标要求。
1 电路设计
电压保护电路主要包括输入电流检测、功率器件、输出电压检测、控制电路等部分。该电路采用了凌力尔特公司（Linear Technology）的LTC4356芯片和线性区场效应管(Linear MOSFET) APL502L为核心器件。LTC4356是LT公司推出的一种过压保护稳压器，该器件能同时进行过压和过流保护，为航空电子设备等下游组件提供了可靠的前段保护。其工作电压范围为4 V～80 V，可以处理100 V甚至更高的瞬态电压，并在不对自身和负载造成损坏的前提下提供低至-60 V的反向输入保护，非常适合汽车、工业及航空电子应用。APL502L是ADVANCED POWER TECHNOLOGY公司开发的一种线性区MOSFET，非常适合工作在线性区，具有正偏安全工作区（FBSOA）范围广、耐高压和大电流、功率耗散高等特点。该电压保护电路用简单的IC和MOSFET解决方案取代了复杂笨重的保护电路，可以根据需要设置防浪涌电压和电流保护时间，具有结构简单、可靠性好、电路损耗低、同时进行过压和过流保护等优点。
1.1 过压保护设计
如图1所示，LT4356通过一个电压比较器将FB端反馈电压和一个1.25 V基准电压比较来控制GATE端的输出以实现电路的电压保护功能。R5和R6两个电阻分压连到LT4356的FB端，发生过压保护时，在定时周期内芯片GATE端控制MOSFET继续保持导通，直到时间超过设定的定时周期时，GATE端控制MOSFET关断，保证系统保持一定时间内的瞬时浪涌电压。首先，计算输出箝位电压VREG为35 V过压保护时R5和R6的取值。