尝试仿真制作 100V 基准（较高电压辅助发生器）

lilith · 发表于 2011-1-20 20:46:40

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2011-01-20 20:57发表的 :
这个很好，期待1000V

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。[s:31][s:31]

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2011-01-20 21:01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

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2011-01-20 21:50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2011-01-20 21:58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？

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

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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。

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2011-01-22 03:38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2011-01-21 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。

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2011-01-21 21:05发表的 :
不知甚么时候能出成品，多做一些造福广大坛友

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

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ltb526 ltb526 当前离线	发表于 2011-1-20 23:52:52 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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