为自己制造的仪器设计低纹波稳压电源

longshort

　　这一想法的初衷是来自于将基准分压源和高压扩展插件组合的需要。

　　根据上述想法的需要，算出直流24V供电电源的纹波峰峰值不能超过2.7mV，而几乎所有的24V三端稳压器的输出纹波都达到和超过了3mV。同时由于高压扩展插件使用的VIPer22在输出高压时有一个正的电压温度系数，如果电压的稳定性不够就会使高压发生器工作时超出允许的范围，因此必须自己制造这样一个稳压器。

　　负载电流最大100mA，输出电压准确度不作要求，在24V的正负一伏内就可以。
　　线路抑制比和负载抑制比都要达到0.04%。
　　温度系数在正负50ppm/C以内。
　　100Hz纹波小于等于0.41mVp-p；根据高压扩展插件的要求是2.7mVp-p，因为插件本身可以抑制6.67倍，但考虑到其他应用可能没有这样的抑制能力，所以需要将指标再严格到0.41mVp-p。
　　非工频和非100Hz噪声低于40uV有效值。

　　所设计的电路如下：



　　其中，运放5G26是利用手头现有的，其它任何运放都可以使用在这里。运放的最低增益为80dB或10,000倍，经R3、R4分压后的放大倍数是2800倍左右，对于负载的变化可以压缩到0.0357%。C5用于直通交流变化信号而不受R3、R4分压的影响。
　　调整管使用了P沟道的增强型MOS管，额定负载下的功耗约为400mW，温升大约24.8摄氏度，可以不加散热。因负载加大时产生的输入电压下降，对使用P沟道管的影响比N沟道管子要小得多，所以无须辅助电源。
　　R2是启动电阻，R1和BG1的组合使负载电流在110mA起控，并使最大短路电流不超过130mA。
　　C11、P1支路是纹波调节网络，调节P1使纹波达到最小。实际使用的P1是100K的可调电阻，调节到7.9K时纹波最小。

　　全部电阻都使用了普通的5%精度的碳膜电阻，虽然温度系数都高达300ppm上下，但基本上不影响输出指标。

　　这是成品的要求和实现指标：



　　

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　　未补偿时的100Hz纹波：


　　X轴为2mS/div，Y轴上为5mV/div，输出纹波；下为500mV/div，输入纹波。
　　可以看到输出纹波有3mVp-p的突起。


　　补偿后的输出：


　　标度同上。仔细测算上部扫描线中心位置的峰峰值距离为0.35mVp-p左右，折合纹波有效值为58.33uV。


　　将信号拉宽：


　　标度为X轴2uS/div，Y轴上5mV/div，下5mV/div。
　　在输出纹波的曲线中，扫描线受背景噪声影响的宽度值大约为0.4分度，对于5mV/Div即为0.4mVp-p。扫描线无干扰的宽度大约为0.2分度；由于扫描线可以看成是直流背景，于是减去这个基底值即得到0.2mVp-p。0.2mVp-p值的噪声干扰，折合有效值约为0.2/6=33.33µVrms。


　　未修改补偿网络和调试之前的电路板：


　　板子的右边部分是本电源，左边部分是辅助高压电源。用了双连孔的7cmX9cm洞洞板。

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　　0.35mVp-p值的100Hz输出纹波，折合有效值约为0.35mVp-p/6=58.33µVrms，对于主输出电压24V，相当于2.43ppm，或-112dB。

　　0.2mVp-p值的噪声干扰，折合有效值约为0.2/6=33.33µVrms，对于主输出电压24V，相当于1.39ppm，或-117dB。
                                 　   __________
　　纹波与噪声的合成值为√(2.43²+1.39²)=2.8ppm，或67.2µVrms，合-111dB。如果高压扩展部分完全不能抑制纹波的话，那么这个水平也可以直接用于高压扩展部分的供电而无须顾虑了。


相关文档资料：

　　 主电源与辅助高压电源.pdf (126.15 KB, 下载次数: 1247)

2011-11-24 09:29 上传

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　　（修正版，将D2移到R3与其并联，在发生瞬态动作时箝位调整管的反向栅压）

　　基准电压源的高压扩展插件

hbdfcg

预留3。。。。。。。

puff

LZ的这几个主题恰好都是我非常感兴趣的啊。

强力支持。

帅的不行

那个D3稳压管如果换成干电池的话，是不是噪声和稳定度更上一层楼？

帅的不行

另外，请问老兄绘制电路图的工具是啥，我觉的看起来很爽。可否给一个？

longshort

那个D3稳压管如果换成干电池的话，是不是噪声和稳定度更上一层楼？
帅的不行 发表于 2011-11-23 10:41

当然，噪声指标是肯定的，稳定性难说。

帅的不行

另外，R2的存在是否会把前面的噪声传递到后面，是否影响噪声的降低？

longshort

另外，R2的存在是否会把前面的噪声传递到后面，是否影响噪声的降低？
帅的不行 发表于 2011-11-23 10:51

不会的，因为它产生的电流远远小于空载电流，额定负载时的所有变化都由BG2承担了。

帅的不行

再请教，R2在此电路中的作用是什么？为后级提供启动电流吗？还是别的作用？

longshort

再请教，R2在此电路中的作用是什么？为后级提供启动电流吗？还是别的作用？
帅的不行 发表于 2011-11-23 11:09

    对，就是提供一个几毫安的启动电流，没别的作用。

longshort

另外，请问老兄绘制电路图的工具是啥，我觉的看起来很爽。可否给一个？
帅的不行 发表于 2011-11-23 10:43

就是用的protel99se，再转换成pdf文件。

  

眉间尺

又见佳作. 下载收藏了.

longshort

又见佳作. 下载收藏了.
眉间尺 发表于 2011-11-23 11:56

眉版客气了！

搞那个逆变器费了不少工夫，总算眼下有一点小小的收获。