Ограничитель импульсных перенапряжений — при включении регулятора
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.
Если эти выбросы не ограничиваются регулятором, их величины равны произведению скорости нарастания выходного напряжения на сумму емкостей параллельных выходных конденсаторов (Сout):
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
и, таким образом, ограничивает Imax до любого требуемого значения, определяемого формулами
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.