Схема управления нагрузкой: контроль изменения скорости напряжения

Схема управления нагрузкой-01

Простая схема управления нагрузкой — контролирует изменение скорости напряжения на выходе


Схема управления нагрузкой, которая здесь представлена, позволяет установить хорошо контролируемую скорость изменения напряжения, часто выражаемую как дифференциал dV/dt (мгновенная скорость изменения напряжения в вольтах в секунду).

Чувствительность можно изменять с помощью потенциометра. Скорость изменения устанавливается в диапазоне от 1 В/200 до 1 В/3 мс. Входное напряжение может изменяться от нескольких вольт до 30 В. Для расширения верхней границы входного напряжения можно использовать более высоковольтные транзисторы.

Схема управления нагрузкой предварительно заряжает конденсатор медленным и управляемым dV/dt, чтобы не допустить большого броска тока при включении питания. В то же время, установив высокое значение dV/dt, можно использовать схему для проверки восприимчивости к помехам по питанию других схем.

Схема управления нагрузкой-1

Для управления скоростью нарастания выходного напряжения в схеме использован Р-канальный MOSFET Q1 (Рисунок 1). MOSFET управляется источником постоянного тока, образованным элементами Q4 и Rcs, который питает резистор RGS подключенный между затвором и истоком. Положительное управляющее напряжение, приложенное к базе Q4, открывает транзистор.

Его коллекторный ток создает падение напряжения на резисторе RGS, включенном между затвором и истоком, и открывает его. Конденсатор CDVS используется в схеме в качестве чувствительного устройства, измеряющего скорость изменения выходного напряжения. Изменения напряжения на CDVS создают в нем ток, пропорциональный dV/dt:

Формула-2

Резистор RDVS преобразует этот ток в сигнал напряжения. Когда уровень этого напряжения достигает приблизительно 0.67 В, открывается транзистор Q2, который, в свою очередь, открывает Q3. Ток, идущий через транзистор Q3 от входа, стремится снизить напряжение затвор-исток Q1 и уменьшает ток MOSFET.

Для ограничения базового тока транзистора Q2 используется резистор RB. В результате напряжение затвор исток MOSFET смещается на плато Миллера, в область постоянного тока на характеристической кривой полевого транзистора.

Читайте также:  Электронный замок на дверь: принципиальная схема

Между выводами затвора и стока MOSFET существует внутренняя емкость Миллера CGD. Источник постоянного тока схемы управляет током заряда емкости Миллера. Когда транзистор Q3 инжектирует ток в затвор, ток Миллера IGD уменьшается, и, соответственно, уменьшается наклон выходного напряжения в соответствии со следующим выражением:

Формула-3

где VDS— напряжение сток-исток.

Петля обратной связи поддерживает скорость изменения постоянной. Скорость изменения выходного напряжения является функцией напряжения база-эмиттер транзистора Q2 (VBEQ2), сопротивления RDVS и емкости CDVS:

Формула-4