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    絕緣電阻測試儀的高壓電源設計 (3)
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    絕緣電阻測試儀的高壓電源設計 (3)

    作者:   發布日期:2016-07-02 00:37   信息來源:http://www.yao71.com/

        

    運放在設計中采用單電源工作方式,用作差分放大器,可將部分輸出電壓和精確的+5 V參考電壓進行比較。而+5 V基準電壓源可采用LP2951,它具有低的靜態電流和低的壓差電壓,因此在壓差條件下靜態電流僅有微小的增加,可以延長使用壽命。另外,5 V基準電壓也可作為后續測量電路的工作電源,可實現電源的統一。

    系統中如果輸出電壓HV是1250 V,后經R6和R7分壓為5 V,這樣運放的同相輸入端電壓與LP2951的輸出電壓相同,電阻R1上也就沒有電流流過,因此運放構成的比例積分器輸出電壓維持不變,電路處于穩定的狀態。

    但如果由于某種原因導致輸出電壓HV低于1250 V,那么分壓后運放的同相輸入端電壓就低于LP2951的輸出電壓,于是R1上流過的電流經積分器積分使其輸出電壓(Q3的柵極電壓)變低,漏極電壓(Q4的柵極電壓)變高,從而導致Q4的源極電壓(穩壓器的輸出電壓)變高,直至輸出電壓達到1250 V,積分器不再積分,電路才恢復穩定狀態。

    如果由于某種原因導致輸出電壓HV高于1250 V,原理類似,最后電路還會恢復穩定狀態。

    設計中D5和Q5在電路中起保護作用。當Q3快速下拉其漏極電流時,為防止Q4的柵極電壓低于源極電壓太多而損壞管子,可使用二極管D5將此電壓限制在-0.7 V。三極管Q5在系統正常工作時不啟動,當電流過大時,電阻R5上的壓降大于開啟電壓,三極管導通,從而減小Q4的柵源電壓,也就減小了輸出電壓,因此限制輸出電流的增加可起到過流保護作用。

    電路中,B4并聯一個電容C14,用以減小對高頻信號的阻抗,相當于微分,這樣信號上升速度加快,可以提高響應速度;R8串聯電容C17,用于濾波,以提高輸出電壓的穩定性。Q3、Q4選擇的是2SK1412場效應管,耐壓1500 V,電流0.1 A,功率20 W,可以滿足系統要求。

    系統中使用了比例積分環節,由于單純比例調節存在靜態誤差,一旦被調節量偏差不存在,輸出也就為零,即調節作用是以偏差的存在作為前提條件,而且比例環節慣性也較大。而且單純的積分調節過于延緩,在改善靜態誤差準確度的同時,往往使系統的動態品質變壞,過渡過程時間延長,甚至造成系統不穩定。因此系統采用了比例積分調節,從而克服了單純比例環節有調節誤差的缺點,又避免了積分環節反應慢的弱點,同時改善了系統的穩定性和動態性能。

    4結束語

    本文設計的高壓產生電路,結構簡單、易于調節,穩壓電路采用了負反饋,具有自動調節電壓的功能,同時帶有過電流保護功能,因此可作為絕緣電阻測試儀的高壓電源。 
     

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