构建高压线性稳压器

　　将异常高的电压 (>200V) 调理到当代电子设置装备摆设能够应用的电压 (比方 3.3 V) 是一项艰难的使命。关于需求跨越 1-2 mA 电流的使用，设想职员会防止应用简略的电阻/齐纳二极管组合，而抉择更庞杂的解决计划。在坚持低成本电路的同时治理功耗也是一项挑衅。图1中的电路 是一个简略的低成本调节器，可在输入电流为 5 mA 时完成高降压比，同时将本钱降至最低。

　　图1 　　应用大量低成本组件构建一个简略的低压线性稳压器。 　　在本文中，咱们先容了餍足宽输出电压局限请求所需的细致设想计较和掂量。咱们为示例稳压器抉择了如下设想参数： 　　输出电压（最大值） = 250V 　　输入电压 = 3.3V 　　我输入 = 5毫安 　　T A(MAX) = 60 o C（最高环境温度） 　　治理功耗 　　治理设想热能是原型初次经由过程性能的关头。最大化输出电压局限需求子细抉择元件。

　　传输晶体管的功率耗散将限定输入电流。公式 1 计算了传输晶体管功率耗散与最大电流的瓜葛：

　　构建低压线性稳压器 　　当晶体管连接到一块 1 盎司铜（用作散热器）且尺寸为 15 x 15 毫米时，所选晶体管 (FCX458) 的 Θ JA指定为 125 o C/W。给定这些参数，当输入电流为 2.92 mA 时，晶体管将达到 150 o C的最大结温。将连接到晶体管的铜增加到 50 x 50 毫米，可将 Θ JA下降 至 60 o C/W，并发生 6.08 mA 的最大输入电流。这完整吻合 5 mA 的设想规格。

　　当输出电压达到峰值时，分流电阻 R SH的功率耗散也将达到最大值。公式 2 依据最大电阻功率耗散计较最小 R SH电阻值：

　　构建低压线性稳压器

　　将电阻器中耗散的功率限制为 350 mW，可发生 174 k Ω 的分流电阻，这是规范动力信息管理局 (EIA) 1% 电阻值。电路中耗散的大部分功率发生在分流电阻器 R SH或传输晶体管 Q P中。表 1 总结了最小和最大设想事情点的功率耗散。

　 　　依据电路的事情点，功率耗散在分流电阻器和传输晶体管之间产生变迁。 　　普通而言，当输出电压最小时，功率消耗最小。当输出电压最大时，电阻器中的功率消耗最大。当输入电流和输出电压最大时，晶体管中的功率消耗最大。 　　优化最小输出电压 　　您能够经由过程抉择拥有高 beta 值 β 的晶体管和拥有低最小阴极电流 IK (MIN) 的分流稳压器来优化设想，以取得最宽的输出电源局限。分流稳压器的几个罕见抉择包孕TL431和TLV431。这些器件的 IK (MIN)值分别为 1 mA 和 80 ?A。改良的ATL431将最小阴极电流下降至 40 ?A。公式 3 计较最小输出电压与最小阴极电流的瓜葛： 　　构建低压线性稳压器

　　经由过程抉择适宜的 TL431 器件来下降 I K(MIN) 并增添晶体管的 β 值，在最大化输出电压局限方面发挥着关头感化。图 2 绘制了最小输出电压与 β 的瓜葛。将 TLV431 器件的最小调理电流下降 50% 可异样放宽传输晶体管 β 值请求。或许，您能够坚持 β 值并取得额定的输出电压局限。假如没有适宜的组件来餍足目的输出电压局限，则增添分流电阻器中耗散的功率将下降最小输出电压，但设想中会耗散更多热量。

　　图 2 　　最小输出电压随分流调节器最小事情电流而变迁。改良后的 ATL431 将晶体管 beta 请求降低了近 50%。 　　最小输出电压随分流调节器最小事情电流而变迁。改良后的 ATL431 将晶体管 beta 请求降低了近 50%。 　 　测试电路 　　测试低压电路时，务必注重采用适量的平安防备步伐。低压大概很风险，您需求当心谨严地看待它们。如果您不熟悉适量的平安防备步伐，请在关上电源以前追求知情赞助。

　　测试电路取得了精良的效果。为了避免调理电压振荡，需求一个输入电容。图 1中的电路表现电容为 10 F，但咱们可以或许以低至 4.7 ?F 的电容完成稳定性。空载至满载瞬态呼应也在容差范围内。图 3中的示波器捕捉 （迹线编号 2）表现瞬态事情时期的纹波约为 200 mV。异样首要的是，该电路设想为可在 ATL431 的半导体工艺极限范围内失常事情。因为典范 I K(MIN) 远低于最大值，是以测得的最小输出电压远低于计较值。

　　图 3 　　在 200V 输出（黄色轨迹）的情况下，输入电压（蓝色轨迹）在触发输入（紫色轨迹）以后开端的满量程 0-5 mA 回升负载瞬变时期坚持稳固。 　　在 200V 输出（黄色轨迹）的情况下，输入电压（蓝色轨迹）在触发输入（紫色轨迹）以后开端的满量程 0-5 mA 回升负载瞬变时期坚持稳固。