一种0V~500V、10mA电源的不同稳压方法

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一种0V~500V、10mA电源的不同稳压方法
来源:中国电子网 时间:2018-11-20
  现代电源都采用了开关技术,可从主电源获得所需的输出电压。但是,开关电源通常有较高的噪声,不能用于敏感的模拟电路。这些情况下,最佳的选择还是线性电源。
  图1给出了一个标准的线性稳压器。其输入端V IN接入一个高于所需值的未稳定电压, 而串联导通晶体管Q1使输出V OUT降低到所需电平。误差放大器IC1将V OUT的一部分与一个基准电压VR做比较,并控制Q1,使输出电压与负载电流IOUT和VIN的变动无关。这种电路只适用于小范围的输出电压。
 
  当需要宽输出电压时(如实验室电源) , 电阻R Q1的值必须足够小,晶体管Q1才能在大输出电压范围下保持足够的基极电流, 但当输出电压降低时,这只电阻和晶体管Q3上会消耗很大功率。另外,Q3还必须能承受最高VIN.
  图2 中的电路可以解决这些问题。两个标准变压器T 1和T 2 ( 220 V ac ~6 V ac , 10 W )用于产生一个主电源VM 的隔离副本。这个副本经D1 、D2 、C1和C2的倍压及整流,从220 V ac的V M获得大约560V 的VIN.按图1中的连接标准, 一只串联导通晶体管Q1( BU508A ) 将非稳压的V IN降低到一个固定的V OUT , IC 1将分压后的V OUT与VR做比较。电位器R 3用于设定VR, 从而按下式调节V OUT= VR× [ (RFG+ RF) / RFG ],其中RF=RF1+RF2…RFn.
 
  当十只电阻(每只1MΩ)串联组成RF,最大基准电压为5V时,输出电压可以设定为0 V~505V.OPA364运算放大器可在轨至轨输入情况下正常工作,VR范围从0 V~5V,能够提供高达40mA电流。
  为降低因驱动一个串联导通晶体管而产生的功耗, 扩展输出电压范围,晶体管Q1的驱动采用了光隔离的非传统方式。两个光电二极管FD1和FD2工作在光伏模式,为晶体管Q1的基极提供驱动电流。落在光电二极管上的光线产生进入Q1基极的电流。
  光伏模式下的单只光电二极管最大电压不足以驱动基极, 因此采用两支光电二极管串联方式。这里使用的是870nm~959 nm红外光电二极管,用两只IR LED LD1和LD2作照明。LED为标准的5mm塑封型。为改善LED电流与光电二极管所产生电流的传输比,要切掉LED顶端,再抛光成为一个平面。将光电二极管靠近这个平面。这种自制光耦的传输比大约为0.05(即通过LED的20mA电流可在光电二极管中产生1mA电流)。还有一种方法是采用市售的线性光耦,例如IL300,它封装了两只光电二极管。不过它的电流传输比只有约0.007,因此应将多只并联使用。
  Q2和R2组成了限流电路,当输出电流大于Q2的导通阈值时,简单地将FD1和FD2光电二极管短接,这种限制与输出电压无关。增加的电容C6用作补偿,而晶体管Q1应配备一个至少5 C/W的散热器。运放电源与基准电压都取自两个变压器之间的交流信号,采用了整流桥BR1(50V,1A),两只滤波电容C7和C8,以及稳压器IC 2 (LM7805 )。通过简单地短接电容C 5, 使VR等于0 , 就可以将输出电压切断。
  110V ac电压地区的人可以采用当地的现成变压器,但应修改电路,再增加一个变压器T3( 与T1 和T2 一样, 均为110 V ac~6 V ac , 10 W )才能获得500V,方法是将低电压绕组并联,而变压器T2和T3的高电压绕组串联。高电压绕组的工作可以用交流电压表做校准;如果电压表读数为零,则必须交换T3的绕圈两端。
  另外, 如果有220 V / 6 V 的变压器,可保持T2为220 V / 6 V,而T1用110V/6V.

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