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0-500V,10mA高压小电流稳压器的制作
电子爱好者在测量小功率管时,需要一个高压小电流的稳压电源,比如测量稳压二极管的耐压值、电流值,测量小功率管的CEO等等。本文介绍了一款0-500V宽范围可调稳压、10mA小电流的线性稳压电源。
工作原理:
两个标准变压器T1和T2 ( 220Vac ~6Vac ,10W )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220Vac的VM获得大约560V(直流)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VIN降低到一个固定的VOUT,IC1 OPA364将分压后的VOUT与VR做比较。电位器R3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0V~505V。IC1 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电流输出。
制作难点:
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。用两个光敏二极管FD1和FD2工作在光伏模式,为晶体管Q1的基极提供驱动电流。落在光敏二极管上的光线产生电流作为驱动Q1的基极电流。
光伏模式下的单只光敏二极管最大电压不足以驱动Q1的基极, 因此采用两支光敏二极管串联方式,这2只光敏二极管使用的是870nm~959 nm红外光敏二极管。另用两只标准的5mm塑封型IR LED LD1和LD2作发光源。为改善发光LED电流与光敏二极管所产生电流的传输比,要切掉发光LED顶端,再抛光成为一个平面,然后将光敏二极管靠近这个平面。使得自制光耦的传输比大约为0.05(即通过发光LED的20mA电流可在FD光敏二极管中产生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才能达到1mA的输出电流。
保护电路:
Q2和R2组成了限流保护电路,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,使得Q1截止,这种限制与输出电压无关。
短接电容C5, 使VR等于0 ,也可以将输出电压切断。
供电、辅助电路:
运放电源+5V与基准电压都取自T1变压器的6V交流电压,采用了整流桥BR1(50V,1A),两只滤波电容C7和C8,以及三端稳压器IC2 (LM7805 )。IC1增加的电容C6 47pf用作补偿,而晶体管Q1应配备一个至少5℃/W的散热器。
变压器的选择:
市电是220V的地区,用两个10W 220V/6V 的变压器。如果是110V地区,可以用T1 110V /6V ,T2 220V /6V 。
制作者注意事项:
虽然本电路采用了变压器隔离,但输出电压高达500V(直流),必须小心。自制光耦必须要有耐心,小心打磨断面、不断调节使得传输比接近0.05,电流输出达到1mA。
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