一种高温宽输入高精度电源的制作方法

文档序号:6304991
一种高温宽输入高精度电源的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高温宽输入高精度电源。该电源包括由增益500倍以上的达林顿管构成的第一级稳压电路(1)和由高精度运放及高增益达林顿对管构成的精密电压调控电路(2);第一级稳压电路(1)的输入端与+35~150V直流电源连接,第一级稳压电路(1)的输出端与精密电压调控电路(2)连接;精密电压调控电路(2)设有一路+30V直流电压输出和一路+15V直流电压输出以及一组±15V双电源输出。本发明具有体积小,可在+175℃高温下长期工作,并具有输入电压范围宽,输入输出比可做到10:1以上。电源的精度可达到0.1%以内,纹波不超过5mV,特别适合作为井下仪器的电源使用。
【专利说明】一种高温宽输入高精度电源

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高温宽输入高精度电源,属于油井或矿井井下仪器所用特殊电源【技术领域】。

【背景技术】
[0002]油井或矿井下处于高温,高压,高腐蚀的恶劣环境,因此对井下仪器的电源要求很高,不但要求能在井下高温,高压,高腐蚀的恶劣环境下正常工作,而且由于井下仪器多在井下工作,需要使用超长电缆供电,因此,电源的输入电压波动范围很大,要求具有高输入输出比。所以现有的电源在井下工作寿命很短,经常需要更换,不能很好的满足井下仪器的工作要求。


【发明内容】

[0003]本发明的目的在于,提供一种高温宽输入高精度电源,以改善井下仪器电源的性能,从而克服现有技术的不足。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:
一种高温宽输入高精度电源,该电源包括由增益500倍以上的达林顿管构成的第一级稳压电路和由高精度运放及高增益达林顿对管构成的精密电压调控电路;第一级稳压电路的输入端与+35?150V直流电源连接,第一级稳压电路的输出端与精密电压调控电路连接;精密电压调控电路设有一路+30V直流电压输出和一路+15V直流电压输出以及一组±15V双电源输出。
[0005]前述高温宽输入高精度电源中,所述第一级稳压电路包括达林顿管Vl,达林顿管Vl的集电极经电阻Rl与+35?150V直流电源输入连接;达林顿管Vl的基极经电阻R2与+35?150V直流电源输入连接,达林顿管Vl的基极与稳压管V2的负极连接,稳压管V2的正极接地;达林顿管Vl的发射极为+30V直流电源输出端;达林顿管Vl的发射极与地之间并联有电容Cl。
[0006]前述高温宽输入高精度电源中,所述第一级稳压电路中的电阻Rl采用可熔化防火电阻。
[0007]前述高温宽输入高精度电源中,所述精密电压调控电路包括输入分压电阻R3/R4、输出分压电阻R5/R6、高精度运放N2和高增益达林顿对管V3、V4 ;输入分压电阻R3/R4 —端与第一级稳压电路(I)的+30V直流电源输出端连接,输入分压电阻R3/R4另一端接地,输入分压电阻R3/R4的连接点与高精度运放N2的引脚3连接;输出分压电阻R5/R6 —端与+30V直流电源输出端连接,输出分压电阻R5/R6另一端接地,输出分压电阻R5/R6的连接点与高精度运放N2的引脚6连接;高精度运放N2的引脚7与+30V直流电源输出端连接;高精度运放N2的引脚4接地;高精度运放N2的引脚6与高增益达林顿对管V3和V4的两个基极连接,高增益达林顿对管中的V3集电极与+30V直流电源输出端连接,高增益达林顿对管中的V4集电极接地,高增益达林顿对管V3和V4的两个发射极连接后作为+15V直流电压输出端;+15V直流电压输出端与高精度运放N2的引脚2连接;高精度运放N2的引脚3与引脚7之间并联有电容C2,高精度运放N2的引脚2与引脚6之间并联有电容C3 ;高精度运放N2的引脚7与电容C4 一端连接,电容C4另一端作为双电源的+15V输出端;高精度运放N2的引脚4与电容C5 —端连接,电容C5另一端作为双电源的-15V输出端;+30V直流电源输出端经电容C6和电容C7串联电路接地,电容C6与电容C7的连接点与高增益达林顿对管V3和V4的两个发射极连接。
[0008]前述高温宽输入高精度电源中,所述精密电压调控电路中高增益达林顿对管V3和V4的放大化倍数相同且大于500倍。
[0009]由于采用了上述技术方案,本发明与现有技术相比,现有的DC/DC开关电源一般只能做到2: I输入输出关系,少数价格非常昂贵的DC/DC可做到4: I输入输出比。本发明电源的优势在于只要Vl的功率足够大,可设计出任意输入输出比电源,同时价格成本很低。现有1W以上DC/DC开关电源启动电流几乎没有能做到0.5A以内的,这样就造成电源无法正常启动或需要很高的启动电压,同时还需增加欠压启动保护等电路从而增加成本。而本发明电源的启动电流不会超过额定电流的2倍,很适合为有高源阻抗的被供电设备提供小功率电源。特别适用于在石油、化工、通信等领域使用超长电缆供电设备中。现有的DC/DC电源一旦输出电压确定,更改非常困难,本发明电源只需改变V2的参数,还可提供±5V、±12V等多种形式的虚拟电源,增加了设计的灵活性。只要Vl的功率许可或负载电流不是很大,输入输出电压比可以做到10:1以上。现有的DC/DC开关电源的精度一般只能做到1%,纹波不小于1%且很难消除。本发明电源可保证电源的精度达到0.1%以内,纹波不超过5mV,更适合需要稳定电源的高精度数据采集电路。现有DC/DC开关电源都要求有一个最低负载,否则很难得到稳定的输出,同时其负载变化情况下输出电压最大变化可达2.5%。本发明电源不需要预负载,负载在空载和满负载情况下输出电压变化很小于0.5%。现有的DC/DC开关电源一般工作温度只能做到_40°C?+85°C,+125°C以上开关电源产品国内外还没有报道。本发明电源经过测试其工作范围可以到_55°C?+175°C。本发明电源需要的元件数量少,因此制造的电源能适合小体积应用。现有的线性电源虽然可做到较高精度和较小纹波,却无法达到很大的输入输出压差和大功率。本发明电源既具备开关电源输入电压范围宽的特点,又具备线性电源的一些优点。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1是本发明的电路结构原理图。
[0011]图中的标记为:1-第一级稳压电路,2-精密电压调控电路。

【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明,但不作为对本发明的任何限制。
实施例
[0013]一种高温宽输入高精度电源,如图1所示。该电源包括由增益500倍以上的达林顿管构成的第一级稳压电路I和由高精度运放及高增益达林顿对管构成的精密电压调控电路2 ;第一级稳压电路的输入端与+35?150V直流电源连接,第一级稳压电路的输出端与精密电压调控电路连接;精密电压调控电路设有一路+30V直流电压输出和一路+15V直流电压输出以及一组±15V双电源输出。第一级稳压电路包括达林顿管VI,达林顿管Vl的集电极经电阻Rl与+35?150V直流电源输入连接;达林顿管Vl的基极经电阻R2与+35?150V直流电源输入连接,达林顿管Vl的基极与稳压管V2的负极连接,稳压管V2的正极接地;达林顿管Vl的发射极为+30V直流电源输出端;达林顿管Vl的发射极与地之间并联有电容Cl。第一级稳压电路中的电阻Rl采用可熔化防火电阻。精密电压调控电路包括输入分压电阻R3/R4、输出分压电阻R5/R6、高精度运放N2和高增益达林顿对管V3、V4 ;输入分压电阻R3/R4 —端与第一级稳压电路I的+30V直流电源输出端连接,输入分压电阻R3/R4另一端接地,输入分压电阻R3/R4的连接点与高精度运放N2的引脚3连接;输出分压电阻R5/R6 —端与+30V直流电源输出端连接,输出分压电阻R5/R6另一端接地,输出分压电阻R5/R6的连接点与高精度运放N2的引脚6连接;高精度运放N2的引脚7与+30V直流电源输出端连接;高精度运放N2的引脚4接地;高精度运放N2的引脚6与高增益达林顿对管V3和V4的两个基极连接,高增益达林顿对管中的V3集电极与+30V直流电源输出端连接,高增益达林顿对管中的V4集电极接地,高增益达林顿对管V3和V4的两个发射极连接后作为+15V直流电压输出端;+15V直流电压输出端与高精度运放N2的引脚2连接;高精度运放N2的引脚3与引脚7之间并联有电容C2,高精度运放N2的引脚2与引脚6之间并联有电容C3 ;高精度运放N2的引脚7与电容C4 一端连接,电容C4另一端作为双电源的+15V输出端;高精度运放N2的引脚4与电容C5 —端连接,电容C5另一端作为双电源的-15V输出端;+30V直流电源输出端经电容C6和电容C7串联电路接地,电容C6与电容C7的连接点与高增益达林顿对管V3和V4的两个发射极连接。精密电压调控电路中高增益达林顿对管V3和V4的放大化倍数相同且大于500倍。
[0014]本发明的工作原理及特点
本发明电源的电气原理如图1所示,其创新点主要有以下几方面:
1、由电阻R1、R2、高增益达达林顿管V1、稳压V2组成第一级稳压。其中高增益达达林顿管Vl必须采用增益达到500倍以上的达林顿管,如用普通的三极管会造成需要很大基极驱动电流,这样造成三极管发热量很大而无法满足高温环境工作。另外,电阻Rl应采用可熔化防火电阻,在负载过流、短路情况下保证相关电路不会被损坏。
[0015]2、由电阻R3?R6、高精度运放N2、高增益达达林顿对管V3、V4、电容CI?C7组成精密电压调控电路。该电路通过高精度运算放大器的反馈驱动达林顿管既能充分保证+30V和+15V高精度、低纹波输出,还能保证电源输出源阻抗低,不受负载大小变化的影响,特别是在载波通讯应用中负载必然存在剧烈波动都能保证电源的负载调整率达到0.5%以内。
[0016]3、本发明的电源通过调整电阻R3、R4的比值和R5、R6的比值,可以将+15V设计成低于+30V的任意电压输出。
[0017]4、本发明的电源中所用达林顿对管V3、V4均为500倍以上高增益达林顿对管V3、V4,并要求两管匹配使用,可有效降低电路自身功率消耗,提高电路的工作环境温度。
【权利要求】
1.一种高温宽输入高精度电源,其特征在于:该电源包括由增益500倍以上的达林顿管构成的第一级稳压电路(I)和由高精度运放及高增益达林顿对管构成的精密电压调控电路(2);第一级稳压电路(I)的输入端与+35?150V直流电源连接,第一级稳压电路(I)的输出端与精密电压调控电路(2 )连接;精密电压调控电路(2 )设有一路+30V直流电压输出和一路+15V直流电压输出以及一组土 15V双电源输出。
2.根据权利要求1所述高温宽输入高精度电源,其特征在于:所述第一级稳压电路(I)包括达林顿管VI,达林顿管Vl的集电极经电阻Rl与+35?150V直流电源输入连接;达林顿管Vl的基极经电阻R2与+35?150V直流电源输入连接,达林顿管Vl的基极与稳压管V2的负极连接,稳压管V2的正极接地;达林顿管Vl的发射极为+30V直流电源输出端;达林顿管Vl的发射极与地之间并联有电容Cl。
3.根据权利要求2所述高温宽输入高精度电源,其特征在于:所述第一级稳压电路(I)中的电阻Rl采用可熔化防火电阻。
4.根据权利要求1所述高温宽输入高精度电源,其特征在于:所述精密电压调控电路(2 )包括输入分压电阻R3/R4、输出分压电阻R5/R6、高精度运放N2和高增益达林顿对管V3、V4 ;输入分压电阻R3/R4 —端与第一级稳压电路(I)的+30V直流电源输出端连接,输入分压电阻R3/R4另一端接地,输入分压电阻R3/R4的连接点与高精度运放N2的引脚3连接;输出分压电阻R5/R6 —端与+30V直流电源输出端连接,输出分压电阻R5/R6另一端接地,输出分压电阻R5/R6的连接点与高精度运放N2的引脚6连接;高精度运放N2的引脚7与+30V直流电源输出端连接;高精度运放N2的引脚4接地;高精度运放N2的引脚6与高增益达林顿对管V3和V4的两个基极连接,高增益达林顿对管中的V3集电极与+30V直流电源输出端连接,高增益达林顿对管中的V4集电极接地,高增益达林顿对管V3和V4的两个发射极连接后作为+15V直流电压输出端;+15V直流电压输出端与高精度运放N2的引脚2连接;高精度运放N2的引脚3与引脚7之间并联有电容C2,高精度运放N2的引脚2与引脚6之间并联有电容C3 ;高精度运放N2的引脚7与电容C4 一端连接,电容C4另一端作为双电源的+15V输出端;高精度运放N2的引脚4与电容C5 —端连接,电容C5另一端作为双电源的-15V输出端;+30V直流电源输出端经电容C6和电容C7串联电路接地,电容C6与电容C7的连接点与高增益达林顿对管V3和V4的两个发射极连接。
5.根据权利要求4所述高温宽输入高精度电源,其特征在于:所述精密电压调控电路(2)中高增益达林顿对管V3和V4的放大化倍数相同且大于500倍。
【文档编号】G05F1/613GK104460815SQ201410180470
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】曾勇, 朱亮, 贾昌磊, 胡世宇, 龙先明 申请人:贵州航天凯山石油仪器有限公司
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