线性稳压电源电子路设计图解析 —电路图天天读（191）

　　随着科学技术不断的发展，电力电子设备逐渐广泛的运用，与此同时，带来的电力输配设施发展滞后的问题日益严重，设计不良与供电不足等造成终端电压不稳定，这样会给设备造成致命伤害或误动作，影响工作效率，造成交货期延误、质量不稳定等多方面损失，同时会加速设备老化、影响使用寿命甚至烧毁配件，以至发生安全事故，造成不可估量的损失。

　　图1给出了一个标准的线性稳压器。其输入端V IN接入一个高于所需值的未稳定电压， 而串联导通晶体管Q1使输出V OUT降低到所需电平。误差放大器IC1将V OUT的一部分与一个基准电压VR做比较，并控制Q1，使输出电压与负载电流IOUT和VIN的变动无关。这种电路只适用于小范围的输出电压。

　　当需要宽输出电压时（如实验室电源） ， 电阻R Q1的值必须足够小，晶体管Q1才能在大输出电压范围下保持足够的基极电流， 但当输出电压降低时，这只电阻和晶体管Q3上会消耗很大功率。另外，Q3还必须能承受最高VIN。

　　图2 中的电路可以解决这些问题。两个标准变压器T 1和T 2 （ 220 V ac ~6 V ac ， 10 W ）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220 V ac的V M获得大约560V 的VIN。按图1中的连接标准， 一只串联导通晶体管Q1（BU508A(＄0.7750)） 将非稳压的V IN降低到一个固定的V OUT ， IC 1将分压后的V OUT与VR做比较。电位器R 3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0 V~505V。OPA364(＄0.7130)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。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。两个光电二极管FD1和FD2工作在光伏模式，为晶体管Q1的基极提供驱动电流。落在光电二极管上的光线产生进入Q1基极的电流。

　　光伏模式下的单只光电二极管最大电压不足以驱动基极， 因此采用两支光电二极管串联方式。这里使用的是870nm~959 nm红外光电二极管，用两只IR LED LD1和LD2作照明。LED为标准的5mm塑封型。为改善LED电流与光电二极管所产生电流的传输比，要切掉LED顶端，再抛光成为一个平面。将光电二极管靠近这个平面。这种自制光耦的传输比大约为0.05（即通过LED的20mA电流可在光电二极管中产生1mA电流）。还有一种方法是采用市售的线性光耦，例如IL300(＄2.1041)，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。Q2和R2组成了限流电路，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，这种限制与输出电压无关。增加的电容 C6用作补偿，而晶体管Q1应配备一个至少5 C/W的散热器。运放电源与基准电压都取自两个变压器之间的交流信号，采用了整流桥BR1（50V，1A），两只滤波电容C7和C8，以及稳压器IC 2 （LM7805(＄0.2053)）。通过简单地短接电容C 5， 使VR等于0 ， 就可以将输出电压切断。

　　110V ac电压地区的人可以采用当地的现成变压器，但应修改电路，再增加一个变压器T3（ 与T1 和T2 一样， 均为110 V ac~6 V ac ， 10 W ）才能获得500V，方法是将低电压绕组并联，而变压器T2和T3的高电压绕组串联。高电压绕组的工作可以用交流电压表做校准；如果电压表读数为零，则必须交换T3的绕圈两端。另外， 如果有220 V / 6 V 的变压器，可保持T2为220 V / 6 V，而T1用110V/6V。

　　编辑点评：稳压电源对使用环境有一定的要求，应在室内通风干燥处，安装场不应该有影响稳压器绝缘性能的气体、蒸汽及其它爆炸性和腐蚀性介质，应无严重振动颠簸。本文主要介绍了一种0V~500V、10mA电源的不同稳压方法，采用了OPA364运算放大器，多个光电二极管以及IC LM7805等多种电子器件确保有稳定的输出。