Ограничитель импульсных перенапряжений

Ограничитель импульсных перенапряжений — при включении регулятора

Ограничитель импульсных перенапряжений-01

Ограничитель импульсных перенапряжений — необычные конструктивные ограничения иногда демонстрируют не дружественную сторону привычных компонентов и схем. В качестве примера можно привести схему стабилизации питания, в которой величина тока первичного источника жестко ограничена, что характерно для солнечных батарей комических аппаратов и радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Такие приложения требует пристального внимания к контролю потребления тока включая потребление в переходных режимах.

Пики при включении питания

А также нечастые пики потребления, которые обычно возникают при включении питания. Проблема заключается в том, что у первичных источников питания с ограничением тока могут происходить катастрофические провалы напряжения, даже при очень кратковременной перегрузке по току. Общими причинами таких ситуаций являются выбросы тока, заряжающие выходной конденсатор регулятора.

Ограничитель импульсных перенапряжений-1

Если эти выбросы не ограничиваются регулятором, их величины равны произведению скорости нарастания выходного напряжения на сумму емкостей параллельных выходных конденсаторов (Сout):

Ограничитель импульсных перенапряжений-2

где
Imax-максимальный ток;
dV/dt — производная напряжения по времени;
Соuт- выходная емкость.

Ограничение максимального тока

Из формулы видно, что наилучшей стратегией ограничения максимального тока при включении будет ограничение dV/dt. Именно это используется в схеме на Рисунке 1, которая может работать со стандартными регулируемыми линейными LDO стабилизаторами, такими, например, как популярный LM2941.

Основу схемы ограничения dV/dt составляют шесть дополнительных компонентов: R3, R4, Cт, D1, D2 и Q1 При включении питания управляющий ток через R3, Ст и D2 тормозит нарастание выходного напряжения, предотвращая чрезмерные броски максимального тока.
Пару слов о том, как это работает. Когда питание V-IN включено и транзистор Q1 закрыт, ток, идущий через R3, CT и D2, тянет потенциал вывода ADJ регулятора вниз. В результате скорость dV/dt нарастания выходного напряжения Vout ограничивается до скорости, с которой Ст заряжается через сопротивление

Ограничитель импульсных перенапряжений-3

и, таким образом, ограничивает Imax до любого требуемого значения, определяемого формулами

Ограничитель импульсных перенапряжений-4

Особенности ограничителя

Например, при использовании компонентов с номиналами, указанными на Рисунке 1, и при Соuт =100 мкФ скорость нарастания dV/dt равна 2500 В/с и Imax = 0.25 А. В конце этой нестандартной процедуры включения диоды D1 и D2 отрывают схему ограничения dV/dt от цепи обратной связи регулятора, предотвращая проникновение входных пульсаций в выходное напряжение.