Простая схема управляет скоростью изменения напряжения на нагрузке

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июнь 2019

Fabien Dubois

EDN

Представленная здесь схема 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 нс 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 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.

Рисунок 1.	Скорость изменения выходного напряжения этой схемы определяется управляющим напряжением и положением движка потенциометра RDVS.

Для управления скоростью нарастания выходного напряжения в схеме использован P-канальный MOSFET Q₁ (Рисунок 1). MOSFET управляется источником постоянного тока, образованным элементами Q₄ и R_CS, который питает резистор R_GS, подключенный между затвором и истоком. Положительное управляющее напряжение, приложенное к базе Q₄, открывает транзистор. Его коллекторный ток создает падение напряжения на резисторе R_GS, включенном между затвором и истоком, и открывает его. Конденсатор C_DVS используется в схеме в качестве чувствительного устройства, измеряющего скорость изменения выходного напряжения. Изменения напряжения на C_DVS создают в нем ток, пропорциональный dV/dt:

Резистор R_DVS 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 R_B. В результате напряжение затвор исток MOSFET смещается на плато Миллера, в область постоянного тока на характеристической кривой полевого транзистора. Между выводами затвора и стока MOSFET существует внутренняя емкость Миллера C_GD. Источник постоянного тока схемы управляет током заряда емкости Миллера. Когда транзистор Q₃ инжектирует ток в затвор, ток Миллера I_GD уменьшается, и, соответственно, уменьшается наклон выходного напряжения в соответствии со следующим выражением:

где V_DS – напряжение сток-исток.

Петля обратной связи поддерживает скорость изменения постоянной. Скорость изменения выходного напряжения является функцией напряжения база-эмиттер транзистора Q₂ (V_BEQ2), сопротивления R_DVS и емкости C_DVS:

Материалы по теме