电子 电流 外文翻译 外文文献 英文文献 高度稳压直流电源

高精度稳压直流电源

文摘:目前对于可调式直流电源的设计和应用现在有很多微妙的,多种多样的,有趣的问题。探讨这些问题(特别是和中发电机组有关),重点是在电路的经济适用性上,而不是要达到最好的性能。当然，对那些精密程度要求很高的除外。讨论的问题包括温度系数，短期漂移，热漂移，瞬态响应变性遥感和开关preregualtor型机组及和它的性能特点有关的的一些科目。

介绍

从商业的角度来看供电领域可以得到这样一个事实，在相对较低的成本下就可以可以获得标准类型的0.01%供电调节。大部分的供电用户并不需要这么高的规格，但是供应商不会为了减少客户这么一点的费用而把0.1%改成0.01%。并且电力供应的性能还包括其他一些因素，比如说线路和负载调解率。本文将讨论关于温度系数、短期漂移、热漂移,和瞬态的一些内容。

目前中等功率直流电源通常采用预稳压来提高功率/体积比和成本，但是只有某些电力供应采用这样的做法。这种技术的优缺点还有待观察。

温度系数

十年以前，大多数的商业电力供应为规定的0.25%到1%。这里将气体二极管的温度系数定位百分之0.01[1]。因此，人们往往会忽视TC（温度系数）是比规定的要小的。现在参考的TC往往比规定的要大的多。为了费用的减少，后者会有很大的提高，但是这并不是真正的TC。因此，如果成本要保持在一个低的水平，可以采用TC非常低的齐纳二极管，安装上差动放大电路，还要仔细的分析低TC绕线电阻器。

如图1所示，一个典型的放大器的第一阶段，其中CR1是参考齐纳二极管，R是输出电位调节器。

图1 电源输入级

图2 等效的齐纳参考电路

假设该阶段的输出是e3，提供额外的差分放大器，在稳定状态下e3为零，任何参数的变化都会引起输出的漂移；对于其他阶段来说也是一样的，其影响是减少了以前所有阶段的增益。因此，其他阶段的影响将被忽略。以下讨论的内容涵盖了对于TC整体的无论是主要的还是次要的影响。

R3的影响

CR1-R3分支的等效的电路如图2所示，将齐纳替换成了它的等效电压源E'和内部阻抗R2。对于高增益调节器，其中R3的变化对差分放大器的输入来说可以忽略不计，所以前后的变化由R3决定。

如果进一步假定IB << Iz;从（1）可以得到

同时，

消除Iz，由（2b）可得

并且

现在，假设

那么，

方程式（2b）也可以写成

例1：

齐纳二极管

齐纳二极管拥有自己的温度系数，通常，它在TC的整体中占有很重要的位置。对于电路图1，TC电路的介绍，从本质上讲，稳压器的TC部分由齐纳贡献。如果桥接如电路图1显示.被用于并联一个下降电阻,只有部分输出电压出现过了桥显示电流,TC的单位和

齐纳会有所不同。由于齐纳二极管的特点是众所周知的，各文献对于它的描述非常好，这里将不予讨论[2]。

基级与放射级电压的变化

不只是差分放大器Vbe的值不匹配，温度的差距也不匹配。不应该这样，无论怎样，互相协调是有必要的。图1真实的参考电压不是E1而是E2+(Vbe1-Vbe2)。

因为，对于大多数的实际应用

TC的参考价值将比齐纳的TC优先

考虑到很难获得高达50 V/°C的差，这就会变得相当明显，在大多数情况下,TC可能会超出额定值。

例2:一个30AV/°C下安全的，低成本的设计。与一个1N752并联，整体的TC将会是

实验，笔者计算出在室温情况下13个标准的锗晶体管的信号，集电极的电流水平为3mA，说明了它的合理值是90%到95%，基极和集电极之间将有一个-2.1至-2.4毫伏的变化。人们已经验证出了如此庞大的利差（例如，施泰格[3]）。最糟糕的情况是电晶体导致不到400V /°C微分。与一个1N752并联甚至可能会给出一个0.007%/°C更好的TC。基极电流的变化

该基级晶体管的电流由下式给出

由于有限源阻抗变化，一个电流变化造成了差分放大器的信号电压输入的变化。所用的电源的阻抗不是特别的理想，因为对于所使用的晶体管的I∞和β来说它减少了系统的增益和需求。亨特[4]指出α的值域范围是在+0.2％/℃至-0.2％之间，还有I∞可能近似于

其中A0的值由T0决定。

β还取决于温度，施泰格[3]还通过实验证明了它的变化范围是在0.5％/ ° C到0.9％/° C之间。

并且

图3 Q2的输入电路

当前情况下ΔIB流经图3上的每一个电源阻抗，在电阻串中变小，是由齐纳电压值和基极与发射极之间Q1和Q2之间的落差所造成的EB (and ΔEB)所束缚着。因此，如果要看温度从T1变到T2时ΔEB的变化

输出电压的变化

并且，

例3:假设有Q3(在25摄氏度)

（同例1）∴

R1的变化

R1A和R1B的TC的变化的影响是很明显的，这里不做讨论。

短期漂移

短期漂移是由国家电气制造商协会（NEMA）提供，可以这样说“这段时间的输出与输入，环境和负载无关”[5]。在上一节中对温度系数的描述在这里也适用。据试验测定，在电源里面和它附近的热空气极大地提高了短期特性。流动空气的冷却效果是众所周知的，然而人们通常不会意识到就算空气在齐纳二极管和晶体管中移动的很缓慢，它对温度的影响也是很显著地。如果提供比较大的TC，那么输出会有很大的变化。会有低TC

实现补偿，也就是说，如果消除了了一些元器件相同或相反的影响，这些元器件的热时间常数仍会受到干扰。一个常用的方法是使用第一个放大器来消除和平衡掉交界处冷却效果上的差异。可以通过晶体管的固定或保持来近似模拟这个方案，将晶体管嵌入在一个共同的金属块中，等等。笔者通过把输入级和参考齐纳放置到一个单独的机箱中取得了很好的效果。如图4所示。在图5中通过金属的覆盖，漂移得到了很好的改善。

图4 12V的电源晶体管具有百分之0.01的调节精度。注意，保护盒是用来给第一放大

器和参考组件进行隔热保护。

图5 和图4类似，电源提供了短期漂移，并且没有保护措施。该元件是没有覆盖的，直到t1。盒子里面的温度上升，电压随着时间t1而变化。

如果电位器用于输出地调节（例如R1），应该谨慎的选择价位和设计。接触电阻的变化可引起漂移。用有高精密线圈的元件来获得低漂移是没有必要的。用低电阻的合金和低分辨率的元件可以轮流休息，来缩小范围可以达到同样令人满意的效果。当然，还要考虑到线路的抗腐蚀性等问题。有机硅润滑脂可以得到很好的效果。接触臂的周期的运用对元件的腐蚀有很好的“疗效”。