lilith 发表于 2011-1-20 20:46:40

尝试仿真制作 100V 基准(较高电压辅助发生器)

一直以来只有 10V 基准,无法对比和校准万用表的较高电压量程,所以打算做一个可以输出较高电压的基准,后来入手恒河程控电源 7651,但输出电压最高仅 32V,就打算二合一做一个辅助的发生器,配合 7651 产生一个范围内的较高电压,同时也内置一个 10V 电压基准,不外接 7651 时,本身即为一个具有一定指标的 100V 电压基准。

毕业很多年了,当初模电也没学好,所以还得回去翻了一下课本,复习了一下共射放大电路,在 Multisim 中确定工作点,由于 100V 是从 10V 升上去的,所以本质为一个电压增益 10 倍的放大器,因此共射放大电路的电压增益应大于 10:


共射放大器输出阻抗较大,所以加一级跟随器,用 PNP 三极管顺便反相一下,接入运放控制反馈获得稳定的 10 倍电压增益:


对电路进行合适的补偿,防止自激振荡,检查电源调整率和负载调整率:


仿真完成,开始在洞洞板上验证,300V 直流电压由倒过来接的小变压器产生 因为是验证电路所以只用了普通的 OP07 运放,增益比例电阻用了能找到的温度系数最好的金属膜电阻 10 个 10K 串联构成 1:9 关系:


接入 7651,编程输出电压,几乎可以从 0 起调到 120V 以上,由于临时做的电源板只有 +15V 电压,所以无法给运放输入更高电压,但计划中也不打算输入更高的基准电压,而是更改增益电阻来制作 120V 以上的量程。


撤掉 7651,使用内置基准,验证板用的是 LT1236-10V,用 6581 检查输出的 100V 短期稳定度,表现不错,用一个 15K 线绕电阻测试了 Load Regulation,没有大于 1ppm 的变化 连接 10uf 电容也没有问题,不会产生振荡

selena2211 发表于 2011-1-20 20:54:31

这个要顶,顺便坐沙发

qinchang 发表于 2011-1-20 20:57:27

这个很好,期待1000V

lilith 发表于 2011-1-20 21:01:53

引用第2楼qinchang于2011-01-2020:57发表的:
这个很好,期待1000V images/back.gif




呃,我应该先插几楼进来的 擦地板洗澡先。1000V 很考验三极管阿,我的一个愚蠢的想法是做 5 个 200V 的直接串联起来不知道行不行

裕作 发表于 2011-1-20 21:03:32

期待成品

三只眼闲人 发表于 2011-1-20 21:13:30

这个好,好好好。

zoo 发表于 2011-1-20 21:36:02

不错,要加保护就更好了。

mcmwy 发表于 2011-1-20 21:43:16

顶,300v电人不?

lmserver 发表于 2011-1-20 21:50:01

引用第3楼lilith于2011-01-2021:01发表的:




呃,我应该先插几楼进来的 擦地板洗澡先。1000V 很考验三极管阿,我的一个愚蠢的想法是做 5 个 200V 的直接串联起来不知道行不行 images/back.gif

多个串联,这个想法相当的好。

htbst 发表于 2011-1-20 21:50:52

这这个要顶很好,期待1000V

zxmb 发表于 2011-1-20 21:56:37

加油!!

i387dx 发表于 2011-1-20 21:58:01

jj老大的三极管用的是什么呢?专门去买的2N5415和6517?
能不能用更容易找到的MJ13001和13003呢?

lilith 发表于 2011-1-20 22:08:19

引用第8楼lmserver于2011-01-2021:50发表的:

多个串联,这个想法相当的好。


嘿嘿,多谢流氓大大的肯定

串联的想法来自一些高压升压电路中,将几个变压器初级并联、次级串联,既然如此,理论上将 5 个 200V 基准串联起来也应该没有问题,电压基准本质是一个电压源,当然应该具有可以串联的能力,只是不知道串联后性能上...

不过还有一个问题,就是我是用 220V/15V 小变压器倒过来得到一个大约 200V 直流电作为电源。虽然次级各自独立,但串联后意味着电势最高的那一组对应的变压器,相对电势最低那一组对应的变压器,有超过 1000V 电压,这 5 个小变压器的初级(原次级)是并联在总供电的变压器上的,那么如果变压器的初级次级之间绝缘、耐压不够的话就可能出问题,所以不清楚普通的 220V/15V 变压器能否胜任

lilith 发表于 2011-1-20 22:15:24

引用第11楼i387dx于2011-01-2021:58发表的:
jj老大的三极管用的是什么呢?专门去买的2N5415和6517?
能不能用更容易找到的MJ13001和13003呢? images/back.gif



这正是我等下要说的,刚才洗澡去啦

Multisim 提供的元件有限,所以只能在有限的范围内选取,实际上又要根据具体条件变更,当然电路的工作点也可能要变化,所幸这个电路足够简单,基本上没有太多问题。

我用的 NPN 三极管是 MPSA42,PNP 三极管是 MPSA92,是仙童的“High Voltage Amplifier”三极管,估计意思是特别适合制作这种电压增益较大的高压放大电路吧:
http://www.fairchildsemi.com/ds/MM%2FMMBTA42.pdf
http://www.fairchildsemi.com/ds/MM%2FMMBTA92.pdf

至于 MJ13001,好像是开关三极管,我担心不适合用于这个场合。不过我对元器件并不熟,所以也是随便选的

bg7opr 发表于 2011-1-20 22:20:32

快点出成品

lilith 发表于 2011-1-20 22:29:38

接下来的制作计划

增益电阻选取,由于电压很高,如果选取的电阻太小,电阻发热会很大,而太大的电阻又会不够稳定,所以想了一下,决定“每伏 1K” 电流就是 1mA,每一个独立电阻 10K,功耗 10mW,不会有太大问题。这样 100V 基准就需要 10 个 10K,这 100V 在不外接基准时本身作为一个具有一定指标的基准使用,所以这 10 个电阻考虑用比较好的塑料块或者 RX71 精密线绕电阻,不过好像剩下的塑料块不多了

配合外接基准或可编程电源使用时预计做到 200V,250V 或 300V,待定 不考虑继续直接提高输入的电压,外接输入基准电压设计最高 12V,提升量程改为增加增益电阻的上臂,假如做成 200V 就再增加一个 100K 电阻,这个电阻预计用比较一般的 5ppm-25ppm 温度系数的10K 金属膜电阻串联成,有一定的短期稳定度。

还有一个想法就是每一个电阻结点留出两个探针,然后用万用表单独测量每一个电阻的阻值。考虑到表通常具有足够的线性,且这些电阻之间本身相互误差就小于 0.02%(塑料块的话),因此就算表的电阻测量结果不准确,但相互之间的比例测量应该可以足够准确,然后可以求出增益,就能根据已有已知的外接 10V 电压基准,得到足够准确可知的 100V 电压值。

va狂人 发表于 2011-1-20 22:39:19

直接上1000吧

lmserver 发表于 2011-1-20 23:16:54

100V基准比1000V基准使用价值要高一些。
我在做100V基准的时候就曾打算用3个33V串联,靠其中一个微调来实现。毕竟40V以下的稳压好操作一些。经过lymex老大的点拨,最后采用直升的方法实现。
曾有人打算用10个AD587/588来实现100V,但这么多路电源供电实在麻烦。

super_andy 发表于 2011-1-20 23:52:08

300V真是利害,有次被管機的電容電到,現在看到高壓都會怕怕,樓主一定要小心謹慎啊!

ltb526 发表于 2011-1-20 23:52:52

7r093 发表于 2011-1-20 23:59:28

顶一个。
加油。

lymex 发表于 2011-1-21 07:03:04

100V的确比10V难,发热问题、高压泄露问题都要考虑。
每个电阻功耗不超过10mW这个就很好。但若1000V那也需要太多的电阻,也要妥协。
另外,高压下电路板会发生较大的非线性泄露,电阻也会产生较大的表面泄露,尤其是后来脏的了时候,应该采取相应措施。
其实做100V有个不太难的叠加方法,就是用10个2端10V串联,用一个120V、1mA左右的恒流源驱动即可。

自定义 发表于 2011-1-21 18:42:48

楼主做的不错,理论结合实践,学习了

bosch 发表于 2011-1-21 21:05:02

不知甚么时候能出成品,多做一些造福广大坛友

大胡子 发表于 2011-1-21 21:11:39

409.6V的电源我做过,但是现在还不满意。所以特别期待LZ早点做好。

ljhtp 发表于 2011-1-22 00:19:15

这个要顶

hldiy 发表于 2011-1-22 03:38:25

引用第21楼lymex于2011-01-21 07:03发表的 :
100V的确比10V难,发热问题、高压泄露问题都要考虑。
每个电阻功耗不超过10mW这个就很好。但若1000V那也需要太多的电阻,也要妥协。
另外,高压下电路板会发生较大的非线性泄露,电阻也会产生较大的表面泄露,尤其是后来脏的了时候,应该采取相应措施。
其实做100V有个不太难的叠加方法,就是用10个2端10V串联,用一个120V、1mA左右的恒流源驱动即可。 https://bbs.38hot.net/images/back.gif



请问老大,为什么要恒流源驱动? 能给个构架图学习一下吗。

lilith 发表于 2011-1-22 04:53:57

引用第26楼hldiy于2011-01-2203:38发表的:



请问老大,为什么要恒流源驱动? 能给个构架图学习一下吗。



因为所谓的二端稳压器件,就是稳压二极管,比如 1n829 之类,其 Vref 随流过稳压管的电流 Iz 上升而上升,所以要保证电压稳定,流过稳压二极管的电流就要稳定不变。




而我们常用的三端稳压器件,实际上也是以稳压二极管为核心,通过运放解决了这个问题:
   


不过如果调节稳压二极管的限流电阻,还是能改变一个典型三端稳压器的输出电压的:

lilith 发表于 2011-1-22 04:58:55

引用第21楼lymex于2011-01-2107:03发表的:
100V的确比10V难,发热问题、高压泄露问题都要考虑。
每个电阻功耗不超过10mW这个就很好。但若1000V那也需要太多的电阻,也要妥协。
另外,高压下电路板会发生较大的非线性泄露,电阻也会产生较大的表面泄露,尤其是后来脏的了时候,应该采取相应措施。
其实做100V有个不太难的叠加方法,就是用10个2端10V串联,用一个120V、1mA左右的恒流源驱动即可。 images/back.gif



所以我没有打算做成单个 1000V,最多做成 200V,然后有需要的就串联吧

高压下的泄露问题我也有考虑过,不过是因为另外的原因,就是广西这边湿度常常很大,平时都有60、70%,有时甚至 >98%。所以我想,用体积较大的环氧封装的 RX70 线绕电阻会不会比塑料块合适一点?然后把整体,包括升压的小变压器都安装到防水塑料盒里,解决潮湿的问题,自然也解决了灰尘等导致的问题,不知道这个想法如何?

lilith 发表于 2011-1-22 04:59:50

引用第23楼bosch于2011-01-2121:05发表的:
不知甚么时候能出成品,多做一些造福广大坛友 images/back.gif



原材料(塑料块、RX70 什么的)不足阿,顶多能做一两个 100V 的分量而已
页: [1] 2
查看完整版本: 尝试仿真制作 100V 基准(较高电压辅助发生器)