CN103236781A - 一种高效率线性高压稳压电源 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种高效率线性高压稳压电源，主要由两部分电路构成，第一部分将输入的交流工作电压进行整流，滤波，从而使输入第二部分电路的电压变为直流电压；第二部分是电路的核心，PMOS管IRF9640用来调节输出电压，TL431作为基准电压，相当于参考电压源，整个反馈回路由运算放大器OPA2227构成，加入PID控制，用于稳定输出电压，输出电压由反馈电阻以及基准电压源决定，并且第二部分电路还加入了保护电路，电平移位、驱动和放大用的三极管电路等辅助电路，使其输出电压纹波小，线性度优，输出电压范围大，体积小及可以调节输出电压大小等优点。本发明技术通用性强，采用线性电源分立器件的方式设计电路，可以为放大电路，驱动电路等提供高压稳压源。
Description
技术领域
本发明属于电源电子技术领域，特别涉及一种高效率线性高压稳压电源。
背景技术
电源是以电力电子为核心的技术产品，目前主要有线性稳压电源和开关稳压电源两种，根据需要不同进行选择性的应用。
线性稳压电源需要将功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。由于损耗大，需要大的散热器来散热。因此体积较大，但是该类电源稳定性高，纹波小，可靠性高，线性度好，输出连续可调。
开关型直流稳压电源电路形式主要有单端反激式，单端正激式，半桥式，推挽式和全桥式。优点是体积小，稳定性好，但是相对于线性电源而言，纹波较大。
因此，对于要求电源线性度好，纹波小，输出可调等性能，应选择线性稳压电源。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高效率线性高压稳压电源，在达到较高稳定性的同时，能够更好的减小输出电压的纹波，使线性度更优，增大输出电压的范围。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：一种高效率线性高压稳压电源，该稳压电源主要由两部分电路构成，第一部分电路将输入的交流工作电压进行整流，滤波，从而使输入第二部分电路的电压变为直流电压；第二部分电路的PMOS管IRF9640用来调节输出电压，TL431作为基准电压源，相当于参考电压源，整个反馈回路由运算放大器OPA2227构成，加入PID控制，用于稳定输出电压，输出电压由反馈电阻以及基准电压源决定，并且第二部分电路还加入了保护电路，电平移位、驱动和放大用的三极管电路辅助电路，使其输出电压纹波小，线性度优，输出电压范围大，体积小及可以调节输出电压大小；其中：
第一部分电路中的分立变压器将220V的交流工作电压降压为V1，经过全桥整流，然后经过电容滤波，去除脉动电压中的交流成分和大的纹波，转化为直流电压V2，V2作为第一部分电路的输出电压，同样也作为第二部分电路的输入电压；
第二部分电路中的电阻R1，R2和电容C1起保护作用，防止IRF9640电流过大；R4，R5，R6，R7，C4为限功耗电路，防止IRF9640功耗过大，引起温度过高，从而影响电路的稳定性；二极管D2，D3，D4为保护二极管，运算放大器OPA2227构成反馈回路，在运放的输入输出端加上C4，C5，R11，R12构成PID控制电路，用来稳定输出电压；TL431为参考电压源，与R18，R19，R20共同决定输出电压的大小，调节滑动变阻器的阻值即可调节输出电压的大小。
其中，采用IRF9640，TL431等分立器件的方式设计电路。相比于集成方式而言，该电源结构简单，体积小，输出电压范围大，线性度更好。
其中，采用TL431作为基准电压源，运算放大器OPA2227构成反馈回路，在反馈回路中加入PID控制电路，保护电路，电平移位、驱动和放大用的三极管电路辅助电路，从而使输出电压的稳定性更好，线性度更优，纹波更小。
本发明的原理在于：
该电源的工作如下：将220V的电压通过隔离变压器转换成几十伏或者几百伏的电压，通过第一部分整流滤波电路，将交流电压变成直流电压，该直流电压作为第二部分电路的输入电压，供PMOS管IRF9640调节输出电压，运算放大器OPA2227构成反馈回路，加入PID控制电路，稳定输出电压，TL431作为并联调节基准电压源，起到基准电压的作用，输出电压由电阻R18，R19，R20以及基准电压源决定。还加入保护电路，限功耗电路等辅助电路提高线性高压稳压电源的性能。
优选的，所述的采用IRF9640,TL431等分立器件设计电路的方式。相比于集成方式而言，该电源结构简单，体积小，输出电压范围大，线性度好。
优选的，所述的采用TL431作为基准电压源，运算放大器OPA2227构成反馈回路，在反馈回路中加入PID控制电路，保护电路，限功耗电路等辅助电路，使得输出电压的稳定性更好，线性度更优，纹波更小。
采用线性电源分立器件的方式设计电路，可以为放大电路，驱动电路等提供高压稳压源。本发明主要由两部分电路构成，第一部分将输入的交流工作电压进行整流，滤波，从而使输入第二部分电路的电压变为直流电压；第二部分是电路的核心，PMOS管IRF9640用来调节输出电压，TL431作为基准电压，相当于参考电压源，整个反馈回路由运算放大器OPA2227构成，加入PID控制，用于稳定输出电压，输出电压由反馈电阻以及基准电压源决定，并且第二部分电路还加入了保护电路，限制功耗电路等辅助电路，使其输出电压纹波小，线性度优，体积小，输出电压范围大，及可以调节输出电压大小等优点。
本发明与现有技术相比的优点在于：线性度好，纹波小，结构简单，体积小，输出可以从几十伏到几百伏，具有很强的通用性，制造成本相对较低。
附图说明
图1为本发明的一种高效率线性高压稳压电源的基本原理框图；
图2为本发明第一部分电路设计原理图；
图3为本发明第二部分电路设计原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例具体说明本发明。
参考图1所示的一种高效率线性高压稳压电源的基本原理框图。
本发明实施例采用线性电源分立器件的方式设计电路，该电路具有纹波小，线性度优，结构简单，体积小，输出电压范围大等特点，可以为放大电路，驱动电路等提供高压稳压源。本发明主要由两部分电路构成，第一部分将输入的交流工作电压进行整流，滤波，从而使输入第二部分电路的电压变为直流电压；第二部分是电路的核心，PMOS管IRF9640用来调节输出电压，TL431作为基准电压，相当于参考电压源，整个反馈回路由运算放大器OPA2227构成，加入PID控制，用于稳定输出电压，输出电压由反馈电阻以及基准电压源决定，并且第二部分电路还加入了保护电路，限制功耗电路等辅助电路，使其输出电压纹波小，线性度优，输出电压范围大，体积小及可以调节输出电压大小等优点。本发明技术通用性强，可以方便用于高压稳压电源。
参考图2所示，分立变压器将220V的交流工作电压降压为V1，经过全桥整流，然后经过电容滤波，去除脉动电压中的交流成分和大的纹波，转化为直流电压V2，V2作为第一部分电路的输出电压，同样也作为第二部分电路的输入电压。
参考图3所示，接点1处的电压为V2，在接点1和接点2之间并联电阻R1，R2和电容C1；在接点2和接点7之间并联晶体管IRF9640，电阻R3，保护二极管D1；电阻R1，R2和电容C1起保护作用，防止IRF9640电流过大。接点3和接点4之间连接电阻R4，R5，R6，R7，以及电容C2，用来限制电路的功耗，防止IRF9640功耗过大，引起温度过高，从而影响电路的稳定性。接点4和接点5之间接入三极管MPSA42。接点5和接点6之间接入保护二极管1N4148，保护三极管MPSA42正常工作。接点6和地之间接入电阻R8，R8决定了MPSA42的工作电流大小。OPA2227构成反馈回路，其中A单元电路输出端与MPSA42的基极之间并联接入电容C3和电阻R10。A单元的反相输入端与输出端接入C4，C5，R11，在接点12和接点13间接入电阻R12。C4，C5，R11，R12构成PID控制电路，用来稳定输出电压。正相输入端接入以TL431为核心的基准电源，其主要起基准电压作用，以并联稳压的方式工作。在TL431外围接入电阻和电容辅助其正常工作。二极管D2，D3，D4同样起保护作用。OPA2227的B单元电路反相输入端与输出端直接连接，构成一个电压跟随器。接点16和接点19之间接入电阻R18，R19，接点16与地之间接入电阻R20，这三个电阻决定了输出电压的大小。电容C6和C7与输出端连接，主要起去除噪声作用。该电路原理简单，结构简单，体积小，实用性强。
总之，本发明采用分立器件的方式，结构简单，体积小，IRF9640，TL431，OPA2227的组合使得电路的稳定性更好，输出电压大小可调，纹波小，线性度好，实用性强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种高效率线性高压稳压电源，其特征是：该稳压电源主要由两部分电路构成，第一部分电路将输入的交流工作电压进行整流，滤波，从而使输入第二部分电路的电压变为直流电压；第二部分电路的PMOS管IRF9640用来调节输出电压，TL431作为基准电压源，相当于参考电压源，整个反馈回路由运算放大器OPA2227构成，加入PID控制，用于稳定输出电压，输出电压由反馈电阻以及基准电压源决定，并且第二部分电路还加入了保护电路，电平移位、驱动和放大用的三极管电路辅助电路，使其输出电压纹波小，线性度优，输出电压范围大，体积小及可以调节输出电压大小；其中：
第一部分电路中的分立变压器将220V的交流工作电压降压为V1，经过全桥整流，然后经过电容滤波，去除脉动电压中的交流成分和大的纹波，转化为直流电压V2，V2作为第一部分电路的输出电压，同样也作为第二部分电路的输入电压；
第二部分电路中的电阻R1，R2和电容C1起保护作用，防止IRF9640电流过大；R4，R5，R6，R7，C4为限功耗电路，防止IRF9640功耗过大，引起温度过高，从而影响电路的稳定性；二极管D2，D3，D4为保护二极管，运算放大器OPA2227构成反馈回路，在运放的输入输出端加上C4，C5，R11，R12构成PID控制电路，用来稳定输出电压；TL431为参考电压源，与R18，R19，R20共同决定输出电压的大小，调节滑动变阻器的阻值即可调节输出电压的大小。
2.根据权利要求1所述的一种高效率线性高压稳压电源，其特征是：采用IRF9640，TL431等分立器件的方式设计电路。相比于集成方式而言，该电源结构简单，体积小，输出电压范围大，线性度更好。
3.根据权利要求1所述的一种高效率线性高压稳压电源，其特征是：采用TL431作为基准电压源，运算放大器OPA2227构成反馈回路，在反馈回路中加入PID控制电路，保护电路，电平移位、驱动和放大用的三极管电路辅助电路，从而使输出电压的稳定性更好，线性度更优，纹波更小。
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