一种0V~500V、10mA电源的不同稳压方法

1万 · 2013-12-22 20:53

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。

1万 · 2013-12-22 20:53

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。

1万 · 2013-12-22 20:55

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。