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線性穩(wěn)壓器防誤差和干擾設計

發(fā)布時間:2024-09-29
現(xiàn)代電源都采用了開關技術,可從主電源獲得所需的輸出電壓。但是,開關電源通常有較高的噪聲,不能用于敏感的模擬電路。這些情況下,最佳的選擇還是線性電源。
圖1給出了一個標準的線性穩(wěn)壓器。其輸入端v in接入一個高于所需值的未穩(wěn)定電壓, 而串聯(lián)導通晶體管q1使輸出v out降低到所需電平。誤差放大器ic1將v out的一部分與一個基準電壓vr做比較,并控制q1,使輸出電壓與負載電流iout和vin的變動無關。這種電路只適用于小范圍的輸出電壓。
當需要寬輸出電壓時(如實驗室電源) , 電阻r q1的值必須足夠小,晶體管q1才能在大輸出電壓范圍下保持足夠的基極電流, 但當輸出電壓降低時,這只電阻和晶體管q3上會消耗很大功率。另外,q3還必須能承受最高vin.
圖2 中的電路可以解決這些問題。兩個標準變壓器t 1和t 2 ( 220 v ac ~6 v ac , 10 w )用于產(chǎn)生一個主電源vm 的隔離副本。這個副本經(jīng)d1 、d2 、c1和c2的倍壓及整流,從220 v ac的v m獲得大約560v 的vin.按圖1中的連接標準, 一只串聯(lián)導通晶體管q1( bu508a ) 將非穩(wěn)壓的v in降低到一個固定的v out , ic 1將分壓后的v out與vr做比較。電位器r 3用于設定vr, 從而按下式調(diào)節(jié)v out= vr× [ (rfg+ rf) / rfg ],其中rf=rf1+rf2…rfn.
當十只電阻(每只1mω)串聯(lián)組成rf,最大基準電壓為5v時,輸出電壓可以設定為0 v~505v.opa364運算放大器可在軌至軌輸入情況下正常工作,vr范圍從0 v~5v,能夠提供高達40ma電流。
為降低因驅(qū)動一個串聯(lián)導通晶體管而產(chǎn)生的功耗, 擴展輸出電壓范圍,晶體管q1的驅(qū)動采用了光隔離的非傳統(tǒng)方式。兩個光電二極管fd1和fd2工作在光伏模式,為晶體管q1的基極提供驅(qū)動電流。落在光電二極管上的光線產(chǎn)生進入q1基極的電流。
光伏模式下的單只光電二極管最大電壓不足以驅(qū)動基極, 因此采用兩支光電二極管串聯(lián)方式。這里使用的是870nm~959 nm紅外光電二極管,用兩只ir led ld1和ld2作照明。led為標準的5mm塑封型。為改善led電流與光電二極管所產(chǎn)生電流的傳輸比,要切掉led頂端,再拋光成為一個平面。將光電二極管靠近這個平面。這種自制光耦的傳輸比大約為0.05(即通過led的20ma電流可在光電二極管中產(chǎn)生1ma電流)。還有一種方法是采用市售的線性光耦,例如il300,它封裝了兩只光電二極管。不過它的電流傳輸比只有約0.007,因此應將多只并聯(lián)使用。
q2和r2組成了限流電路,當輸出電流大于q2的導通閾值時,簡單地將fd1和fd2光電二極管短接,這種限制與輸出電壓無關。增加的電容c6用作補償,而晶體管q1應配備一個至少5 c/w的散熱器。運放電源與基準電壓都取自兩個變壓器之間的交流信號,采用了整流橋br1(50v,1a),兩只濾波電容c7和c8,以及穩(wěn)壓器ic 2 (lm7805 )。通過簡單地短接電容c 5, 使vr等于0 , 就可以將輸出電壓切斷。
110v ac電壓地區(qū)的人可以采用當?shù)氐默F(xiàn)成變壓器,但應修改電路,再增加一個變壓器t3( 與t1 和t2 一樣, 均為110 v ac~6 v ac , 10 w )才能獲得500v,方法是將低電壓繞組并聯(lián),而變壓器t2和t3的高電壓繞組串聯(lián)。高電壓繞組的工作可以用交流電壓表做校準;如果電壓表讀數(shù)為零,則必須交換t3的繞圈兩端。
另外, 如果有220 v / 6 v 的變壓器,可保持t2為220 v / 6 v,而t1用110v/6v.
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