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高度稳压直流电源 文摘:目前对于可调式直流电源的设计和应用现在有很多微妙的,多种多样的,有趣的问题。探讨这些问题(特别是和中发电机组有关),重点是在电路的经济适用性上,而不是要达到最好的性能。当然，对那些精密程度要求很高的除外。讨论的问题包括温度系数，短期漂移，热漂移，瞬态响应变性遥感和开关preregualtor型机组及和它的性能特点有关的的一些科目。 介绍 从商业的角度来看供电领域可以得到这样一个事实，在相对较低的成本下就可以可以获得标准类型的0.01%供电调节。大部分的供电用户并不需要这么高的规格，但是供应商不会为了减少客户这么一点的费用而把0.1%改成0.01%。并且电力供应的性能还包括其他一些因素，比如说线路和负载调解率。本文将讨论关于温度系数、短期漂移、热漂移,和瞬态的一些内容。 目前中等功率直流电源通常采用预稳压来提高功率/体积比和成本，但是只有某些电力供应采用这样的做法。这种技术的优缺点还有待观察。 温度系数 十年以前，大多数的商业电力供应为规定的0.25%到1%。这里将气体二极管的温度系数定位百分之0.01[1]。因此，人们往往会忽视TC（温度系数）是比规定的要小的。现在参考的TC往往比规定的要大的多。为了费用的减少，后者会有很大的提高，但是这并不是真正的TC。因此，如果成本要保持在一个低的水平，可以采用TC非常低的齐纳二极管，安装上差动放大电路，还要仔细的分析低TC绕线电阻器。 如图1所示，一个典型的放大器的第一阶段，其中CR1是参考齐纳二极管，R是输出电位调节器。 图1 电源输入级 图2 等效的齐纳参考电路 假设该阶段的输出是e3，提供额外的差分放大器，在稳定状态下e3为零，任何参数的变化都会引起输出的漂移；对于其他阶段来说也是一样的，其影响是减少了以前所有阶段的增益。因此，其他阶段的影响将被忽略。以下讨论的内容涵盖了对于TC整体的无论是主要的还是次要的影响。 R3的影响 CR1-R3分支的等效的电路如图2所示，将齐纳替换成了它的等效电压源E和内部阻抗R2。对于高增益调节器，其中R3的变化对差分放大器的输入来说可以忽略不计，所以前后的变化由R3决定。 如果进一步假定IB Iz;从（1）可以得到 同时， 消除Iz，由（2b）可得 并且 现在，假设 那么， 方程式（2b）也可以写成 例1： 短期漂移 短期漂移是由国家电气制造商协会（NEMA）提供，可以这样说“这段时间的输出与输入，环境和负载无关”[5]。在上一节中对温度系数的描述在这里也适用。据试验测定，在电源里面和它附近的热空气极大地提高了短期特性。流动空气的冷却效果是众所周知的，然而人们通常不会意识到就算空气在齐纳二极管和晶体管中移动的很缓慢，它对温度的影响也是很显著地。如果提供比较大的TC，那么输出会有很大的变化。会有低TC实现补偿，也就是说，如果消除了了一些元器件相同或相反的影响，这些元器件的热时间常数仍会受到干扰。一个常用的方法是使用第一个放大器来消除和平衡掉交界处冷却效果上的差异。可以通过晶体管的固定或保持来近似模拟这个方案，将晶体管嵌入在一个共同的金属块中，等等。笔者通过把输入级和参考齐纳放置到一个单独的机箱中取得了很好的效果。如图4所示。在图5中通过金属的覆盖，漂移得到了很好的改善。 图4 12V的电源晶体管具有百分之0.01的调节精度。注意，保护盒是用来给第一放大器和参考组件进行隔热保护。 图5 和图4类似，电源提供了短期漂移，并且没有保护措施。该元件是没有覆盖的，直到t1。盒子里面的温度上升，电压随着时间 t1而变化。 如果电位器用于输出地调节（例如R1），应该谨慎的选择价位和设计。接触电阻的变化可引起漂移。用有高精密线圈的元件来获得低漂移是没有必要的。用低电阻的合金和低分辨率的元件可以轮流休息，来缩小范围可以达到同样令人满意的效果。当然，还要考虑到线路的抗腐蚀性等问题。有机硅润滑脂可以得到很好的效果。接触臂的周期的运用对元件的腐蚀有很好的“疗效”。 热漂移 符合NEMA定义的热漂移就是“由于不正常的环境的变化引起有关的内部环境温度的变化而照成在一定时间内输出的变化。温漂通常与线路电压和负载有关”[5]。 温漂与TC的供应以及整体散热的设计有关。通过对关键部件妥善安置是有可能大大减少甚至完全消除影响。百分之0.01（规定）的耗材有满负载的百分之0.05到0.15之间的漂移，这非常的罕见。事实上，一个制造商曾经说过百分之0.15会更好。减少热漂移除了提高TC以外还可以通过减少内部的消耗来解决。比如说在关键的放大器和散热元件之间放置热障。外表面最好位于通风良好处。应该注意到，只能在百分之0.01和0.05之间索取。 瞬态响应 大多数该类型的电源有一个还很受争议的负载端电容器。这是出于稳定的目的，通常会决定主