[实用新型]一种基于三NMOS管并联的大功率浪涌电压抑制模块

说明书

本实用新型涉及一种基于三NMOS管并联的大功率浪涌电压抑制模块，属于机载电子设备技术领域。本实用新型基于多个NMOS管并联，设计了一种电路原理简单、可靠性高、结构紧凑、导通电流30A的大功率浪涌抑制模块，其中通过在每个NOMS场效应管的栅极端串接一个5.1Ω电阻(电阻R1、R2、R3)，消除了三个NOMS场效应管的器件参数差异的多场效应管并联防振荡电路设计方案，整个电路原理简单，易于实现，产品可靠性高，浪涌抑制模块的通流量大，达到30A通流量；浪涌抑制模块导通内阻低，发热量小，电压降小。

技术领域

本实用新型属于机载电子设备技术领域，具体涉及一种基于三 NMOS管并联的大功率浪涌电压抑制模块。

背景技术

国家军用标准GJB181-86、GJB181A-2003等标准规定了机载电子设备必须能够承受一定的瞬态浪涌电压(如80V/50ms)。因此，机载电子设备均需要安装瞬态浪涌抑制模块。瞬态过压浪涌具有源阻抗低(0.5Ω)、持续时间长(50ms)、总能量比较大等特点，瞬态浪涌抑制模块都是基于功率场效应管的控制电路来实现浪涌电压保护。目前基于功率场效应管设计的过压浪涌抑制模块有两种类型：NMOS 管浪涌抑制模块和PMOS管浪涌抑制模块。

NMOS管浪涌抑制模块电路原理框图如图1所示。

NMOS管浪涌抑制模块电路工作原理为：由采用稳压二极管和限流电阻构成的稳压电路给振荡电路供电。振荡电路采用NE555芯片，产生振幅12V的高频方波。由二极管、电阻与电容构成的电荷泵进行峰值检波和电平移位给栅极端电容充电。采样电路将输出端采样电压与电压控制电路的基准电压进行比较，控制场效应管栅极端的三极管的导通与截止，进而控制栅极端电容的电压。当正常输入28V电压时，栅源电压V_GSV_GS(th)，NMOS管正向导通。当有80V浪涌电压时，输出端采样电压大于基准电压(2.5V)，栅极端三极管导通，栅极端电容放电，栅极电压下降，栅源电压V_GS0V，NMOS管截止。然后，输出电压下降，采样电压小于基准电压2.5V，栅极端三极管截止，电荷泵给栅极端电容充电，栅源电压V_GSV_GS(th)，NMOS管正向导通。如此循环控制NMOS管，使输出电压不高于设定值36V。

PMOS管浪涌抑制模块电路原理类似降压型开关稳压电路，原理框图如图2所示。

PMOS管浪涌抑制模块电路工作原理为：保护电路为稳压值15V 的稳压二极管，以保护V_GS电压不超PMOS管栅源击穿电压。采样电阻将输出端电压反馈至由三极管、偏置电阻等组成控制电路，控制 PMOS管的栅极电压。当正常输入28V电压时，稳压二极管使栅源电压V_GS＝-15V，PMOS管正向导通。当有80V浪涌电压时，输出端采样电压大于2.5V，使得三极管基极电压正向偏置且V_BEV_on，三极管导通。进而导致控制端的三极管导通，PMOS管栅极电压上升， PMOS管截止。然后，输出电压下降，三极管V_BEV_on，三极管截止。 PMOS管栅极电压下拉，PMOS管导通。如此循环控制PMOS管，使输出电压不高于设定值36V。

由图1和图2可知，NMOS管浪涌抑制模块和PMOS管浪涌抑制模块均是由MOS管和控制电路组成。PMOS管的导通电阻相对较大，导致浪涌抑制模块的功耗较大，因此只适用于小功率(小于50W) 的浪涌电压抑制模块。NMOS管导通电阻较小，适用于大功率浪涌电压抑制模块。基于NMOS管的浪涌电压抑制模块的缺点有两个：一是由于NMOS管需要升压控制，控制电路一般采用倍压升压和电荷泵升压电路，导致控制电路相对较复杂；二是由于半导体制造工艺限制，单个NMOS管导通电流受限，要实现大功率浪涌抑制模块，需要采用多个NMOS管并联，但是多个NOMS管并联容易产生振荡，导致模块性能不稳定，甚至失效。目前市场上的浪涌抑制模块，一般采用两个NOMS管并联，浪涌抑制模块的导通电流只能实现20A。

实用新型内容