6.20. Высоковольтные стабилизаторы
Опубликовано: 20.11.2017
Cтабилизаторы напряжения и источники питания
Источники питания специального назначения
При проектировании линейных стабилизаторов, вырабатывающих высокое напряжение возникает ряд специальных проблем. Поскольку напряжение пробоя обычного транзистора не превышает, как правило, 100 В при разработке источников с более высоким напряжением необходимо применять некоторые нестандартные решения. В этом разделе мы представим набор таких способов.
Перетворювач постыйноъ напруги
Решение в лоб: высоковольтные компоненты. Выпускаются мощные транзисторы, как биполярные, так и МОП, с напряжением пробоя 100 В и выше; они даже и не очень дорогие. Например, MJ2005 фирмы Motorola - это 8-амперный мощный n – p - n-транзистор с напряжением пробоя коллектор-эмиттер 750 В и напряжением пробоя обратно смещенной базы 1500 В; стоимость его менее долл. МТР 1N100 (аналогичен European BUZ-50) представляет собой 1-амперный мощный МОП-транзистор с напряжением пробоя 1000 В; цена несколько долларов. Благодаря превосходной области безопасной работы (отсутствие вторичного теплового пробоя), мощные МОП-транзисторы наиболее всего подходят для применения в высоковольтных стабилизаторах.
Используя усилитель ошибки в режиме работы вблизи уровня земли (делитель для съема выходного напряжения дает малую долю выхода), можно построить высоковольтный стабилизатор, в котором под высоким напряжением будет находиться только проходной транзистор и формирователь, работающий на него. На рис. 6.47 показан принцип построения такой схемы. В данном случае, это стабилизированный источник на напряжение от 100 до 500 В, в котором использованы проходной n-МОП-транзистор и формирователь. Т2 представляет собой последовательный проходной транзистор, который запускается от инвертирующего усилителя T1. В качестве усилителя ошибки используется операционный усилитель, сравнивающий регулируемую долю выхода с прецизионным эталонным источником + 5 В. Т3 обеспечивает ограничение по току путем отключения запуска Т2 при падении напряжения на резисторе 33 Ом, равном падению Uбэ. Остальные компоненты выполняют более тонкую, но необходимую работу. Диод защищает Т2 от обратного пробоя затвора, если вдруг T1 решит понизить напряжение на стоке (в то время как выходной конденсатор поддерживает исток Т2). Различные небольшие конденсаторы обеспечивают нейтрализацию, которая необходима, поскольку T1 работает как инвертирующий усилитель с усилением по напряжению и вносит неустойчивость в контур операционного усилителя (особенно в схеме с емкостной нагрузкой). Эта схема является исключением из общего правила, которое гласит, что транзисторные схемы не представляют электрической опасности!