浪涌抑制器簡化了MIL-STD-1275D合規(guī)性

軍用車輛對于電子產(chǎn)品來說是一個(gè)惡劣的環(huán)境，其中破壞電源波動的可能性很高。美國國防部 MILSTD-1275D 規(guī)定了由 28V 電源供電時(shí)對電子設(shè)備的要求，確保電子設(shè)備在現(xiàn)場生存。

MIL-STD-1275D 合規(guī)性可以通過蠻力實(shí)現(xiàn)，使用笨重的無源元件將高能級分流到地面。這種方法不能保證向下游電子設(shè)備供電，并且可能需要在工作時(shí)更換損壞的保護(hù)組件。一種更具吸引力的解決方案是使用高壓浪涌抑制器，例如 LTC4366 和 LT4363，它們使用串聯(lián) MOSFET 來限制面對輸入電壓尖峰和浪涌時(shí)的輸出電壓。

MIL-STD-1275D 的浪涌抑制器參考設(shè)計(jì)可用作凌力爾特演示電路 DC2150A-C。當(dāng)面對高達(dá)44V的輸入電壓時(shí)，該板將其輸出電壓限制為250V，同時(shí)在所有情況下為輸出提供4A的電流，但±7V紋波測試除外，當(dāng)可用電流降至2.8A時(shí)。在大多數(shù)情況下，滿足MIL-STD-1275D就像將該電路放在44V容限器件前面一樣簡單。

軍用標(biāo)準(zhǔn)-1275D 要求

MIL-STD-1275D定義了從穩(wěn)態(tài)操作到啟動干擾、尖峰、浪涌和紋波的各種電源差異，并在三種不同的“操作模式”中規(guī)定了每種條件的要求：

啟動方式：啟動和啟動條件。

正常模式：標(biāo)稱、無故障電池供電。

僅發(fā)電機(jī)：斷開的電池使發(fā)電機(jī)直接為電子設(shè)備供電。

表 1 比較了正常模式和僅發(fā)生器模式的 MIL-STD-1275D 限值。本文重點(diǎn)介紹僅生成器模式，因?yàn)樗亲羁量痰摹?/p>

表 1.正常工作模式和僅發(fā)電機(jī)模式下的選定 MIL-STD-1275D 規(guī)格

穩(wěn)態(tài)

在僅發(fā)電機(jī)模式下，穩(wěn)態(tài)電源電壓介于 23V 和 33V 之間。在圖 1 的簡化圖中，LT4363 與檢測電阻器 R 組合意義將最大直流電流限制為最小值 4A/典型值為 5A。這可以保護(hù)系統(tǒng)免受輸出端發(fā)生故障的影響，并防止輸入端保險(xiǎn)絲熔斷。

簡化的 MIL-STD-1275D 電路圖

尖 峰

尖峰通常是振蕩的（它振鈴），并在1ms內(nèi)衰減到穩(wěn)態(tài)電壓。最壞情況MIL-STD-1275D尖峰的包絡(luò)由圖2定義（僅發(fā)生器模式）。

僅發(fā)生器模式下的尖峰包絡(luò)

在圖 1 中，250V 尖峰條件由 MOSFET M1 處理，從漏極到源極的額定電壓可承受超過 300V 的電壓。在–250V尖峰期間，二極管D1反向偏置，阻斷來自M2和輸出的尖峰。（LTC4366 浪涌抑制器可承受反向電壓和 –250V 尖峰，而無需額外的保護(hù)。

潮

浪涌是持續(xù)時(shí)間超過1ms的瞬變。圖 3 顯示了僅發(fā)生器模式的限制。MIL-STD-1275D 中推薦的測試規(guī)定，應(yīng)在系統(tǒng)輸入端施加 100 個(gè)持續(xù)時(shí)間為 50ms 的 1V 脈沖，重復(fù)時(shí)間為 3 秒。圖40所示浪涌條件的包絡(luò)更難滿足，因?yàn)樗谡?00ms內(nèi)不會恢復(fù)到<>V。所示解決方案同時(shí)滿足這兩個(gè)條件。

僅發(fā)電機(jī)模式浪涌包絡(luò)

在輸入浪涌期間，LTC1 將 M66 的源調(diào)節(jié)至 4366V，而 LT2 將 M44 的源 （和輸出） 調(diào)節(jié)至 4363V。與使用單個(gè)MOSFET相比，這降低了必須在單個(gè)MOSFET中耗散的功率，并增加了輸出端的可用功率。

脈動

紋波是指電源電壓圍繞其穩(wěn)態(tài)直流電壓的 50Hz 至 200kHz 振蕩。根據(jù)僅發(fā)電機(jī)模式下的規(guī)格，紋波可以高達(dá)直流穩(wěn)態(tài)電壓的±7V。

二極管D1與電容器C1組合形成交流整流器，可防止高頻紋波分量到達(dá)輸出。請注意，輸入紋波波形的上升沿試圖上拉輸出電容器，從而導(dǎo)致 LT4363 暫時(shí)限制流經(jīng) M2 的電流。因此，紋波條件下輸出負(fù)載的可用電流為2.8A，小于正常工作期間的4A。有關(guān)紋波條件和改善此電路行為的方法的更多信息，請參閱《線性技術(shù)模擬創(chuàng)新雜志》，第 24 卷，第 1 期，“高壓浪涌抑制器通過更換笨重的無源元件來簡化 MILSTD-1275D 合規(guī)性。

啟動模式

由起動電機(jī)和起動引起的電壓變化由MIL-STD-1275D起動模式描述 - 電源電壓可以低至6V，然后在一秒內(nèi)恢復(fù)到至少16V，穩(wěn)態(tài)直流電壓在30秒內(nèi)恢復(fù)。本文介紹的解決方案通常工作在6V（最小值）。但由于元件容差，它只能保證工作到8V，最重要的是MOSFET制造商提供的松散規(guī)定的閾值電壓。

電磁兼容性要求

MIL-STD-1275D是指另一個(gè)關(guān)于電磁兼容性的標(biāo)準(zhǔn)MILSTD-461。通常，EMI濾波器放置在MILSTD-1275D兼容系統(tǒng)的輸入端，雖然浪涌抑制器不能消除濾波的需要，但其線性模式操作不會引入額外的噪聲。

結(jié)論

凌力爾特的浪涌抑制器產(chǎn)品通過使用 MOSFET 阻斷高壓輸入浪涌和尖峰，同時(shí)為下游電路提供不間斷電源，簡化了 MIL-STD-1275D 合規(guī)性。用串聯(lián)元件阻斷電壓可以避免保險(xiǎn)絲熔斷和損壞，當(dāng)電路試圖用笨重的無源元件將高能量分流到地時(shí)可能發(fā)生的損壞。

審核編輯：郭婷