一文详解600V稳压电路模块

所提出的稳压器的主要技术功能是稳压。它能够将0至600Vdc的输入电压稳定为100至560Vdc，最大电流为800mAdc，最大功耗为100W。该装置还具有良好的稳定性，在恒定输入电压0分钟后稳定性小于1.15%，并且抑制输入纹波大于60dB。

由于缺乏兴趣，电子电路的电源经常被降级为被忽视或研究不足的“附加组件”，这可能是许多失望的根源。以下文章提醒我们一些基本点，并建议设计多功能600Vdc高压稳压器模块。

电源的主要特性是所需的“电压”和“功率”、可变负载下的内部稳定性、随时间漂移和噪声抑制。

电源

电压和电流数据根据电路需求快速固定。负载稳定性、时间稳定性和噪声抑制所依赖的内部阻抗通常是电路设计的一个特性。

例如，一个30W类AB2立体声管放大器可以很容易地看到其电流在100mA和400mA之间变化。高压，由“扼流”线圈整流和滤波，其电压将下降几十伏，特别是如果使用阀门整流。

这意味着电源会在放大器最需要它的那一刻崩溃！电源的内阻是一个关键，尤其是在电压较高时。

任何充满激情的业余爱好者都已经体验过它的效果，例如“摩托艇”，这是一种导致缓慢脉动的振荡，听起来像扬声器中的船电机噪音。

这种不稳定性主要是由于电源的内阻过高造成的。

另请注意，这种现象受到太多反馈和频率太“低”的电路的影响。

我们的研究经常面临上述问题，我们基于我们在许多项目中使用的电路开发了一种高压稳定器模块。

它尺寸小（80x40mm），适合大多数设计。此外，它还允许消除繁琐的滤波扼流圈。它可用于100Vdc和600Vdc之间的任何电压的普遍稳定。

电路说明

600V稳压电路模块插入镇流器电容器和负载之间，如下所示。

整流和电解电容器是外部的。只需要四个连接：输入及其返回、输出和返回。两个回波连接到模块的浮动接地。

电压稳定在Q1的集电极上实现。两个齐纳二极管端子处的10.7V电压将PNP晶体管的发射极偏置至10V，1mA的稳定电流流过2kΩ电阻R10。同样的电流在集电极的电阻R3、R4和P1上产生稳定的电压。

该电压由R5-C2滤波器滤波，并偏置MOS晶体管/Q2的栅极。输出电压取自Q2的“源极”。

请注意，Q1的Vce电压可能会有很大差异。事实上，输入电压未经滤波，可能会产生几十伏的纹波。此外，该电压根据扇区的变幻莫测和输出负载电流的变化而变化。

图中所示的电压是输入电压为380V至450V，稳定输出电压为300V至400V的预期电压。

由于模块接受许多其他值，因此以下是定义某些组件的一些指示。D1、D2和R2的值是不变的。只要遵守相同的数量级和服务电压，电容值就不重要。

标有星号的组件可以根据需要进行更改。首先，为了确保适当的稳定，必须保持比输出电压高约20伏的输入电压。R1必须在齐纳二极管中施加2mA至3mA的电流。

计算电阻R3、R4和电位计P1，以根据流过它们的1mA电流产生所需的电压。

PNP/Q1晶体管是支持92V的MPSA300。

如果Vce不超过2V，则可以用5401N150代替。R5-C2滤波器允许在70Hz时抑制100dB纹波，但高压大约需要5秒才能建立。用1MSS值替换R50，电压立即稳定，纹波抑制仍为《》dB。

应该注意的是，对于典型的扼流圈，残余纹波的衰减约为20dB。此外，扼流圈在电源的内部电阻上增加了几十欧姆的电阻。

最后，选择的晶体管Q2是东芝的2SK1120。我们选择这个是因为我们的BUZ305不可用。

2SK1120的TO-247封装有两个优点：

引线长度为20mm（BUZ15为305mm）

顶面和安装孔是绝缘的，无需绝缘套管。

但是，可以用最大功耗为2W的1489SK200代替它。

稳压器电路模块在大约600伏的输入电压下工作，最高可提高到20Vdc。它必须提供1mA的最小电流，并且可以轻松达到《》A，前提是遵守MOSFET的耗散限值。

散热器规格

散热器还具有相对于环境空气的热阻，通过使用风扇可以将其降低到非常低的值。必须考虑这些热阻，因为它们会导致图形向较低值偏移。

实际示例：假设镇流器晶体管功耗为30W，由0.85°C/W垫片绝缘，并安装在1°C/W散热器上。散热器去除热量，温升将达到30°C，加上25°C的环境温度，总计55°C。

由于垫片的热阻，晶体管温度将更高，达到25.5°C（30x0.85），使其达到80.5°C。这仍然在安全范围内，因为85°C时的最大允许耗散仍然是80W。

提供了不同的机械安装配置。第一种是安装在40x80x6mm的铝块上，带有用于集成到封闭机箱中的垫片。如果将铝块拧到机箱或外部散热器上，模块的功耗最高可达40瓦，这对于大多数音频应用来说绰绰有余。

第二种可能性是外部安装。为此，该模块放置在84x70x5mm的铝制底座上，固定在机箱上，并由E184型变压器盖保护。允许的耗散也在40瓦左右。

第三种选择涉及在没有垫片的情况下安装晶体管。电绝缘将在输入HT电位的铝块和散热器之间。

热接口位于面积为40cm²的80x32mm铝块和散热器之间。

绝缘的热阻将在0.08°C/W左右。使用风扇辅助散热器，可以耗散120瓦，这主要适用于实验室电源。

使用和技术规格

这款600V高压电路模块集成了稳定所需的所有基本元件，可以安装在远离电压源及其使用的地方。

所有测试均使用镇流器电容器和模块之间以及模块和负载之间的50cm引线进行，没有任何不稳定问题。在恒定输入电压下，模块自身的内阻约为5Ω。

但是，这种电阻受变压器功率的影响。对于我们的测试，我们使用110VA变压器、桥式整流器和100pF缓冲电容。然后将整个设置的内阻建立为13Ω。

将模块集成到设计中时，建议首先使用快速保险丝和一百欧姆电阻器保护模块，以确保输出电流限制在可接受的值。

在如此低的内阻下，输出线路中的任何短路都将对镇流器造成致命影响。输出电压的稳定性通过改变输入电压来测量。缓冲电容处的330Vdc至400Vdc变化相当于±10%的电源变化，产生2Vdc输出变化。

在恒定输入电压下稳定十分钟后，输出电压保持在0.1%的范围内。

抑制速率是输入纹波电压与输出电压之比。对于200mA的电流消耗，输入纹波电压为6Vac，输出纹波为2mVac，因此比率为3000或70dB。

下面显示的技术规格表反映了电压和电流的各种可能性。我们不能忘记，电压、电流和功率的值通过以下关系密切相关：