为光电倍增管供电的电压转换器。方案、说明

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无线电电子与电气工程百科全书 / 电压转换器、整流器、逆变器

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这里描述了一个电压转换器，设计用于为光电倍增器供电，光电倍增器是敏感辐射复合体的一部分。转换器中嵌入的电路解决方案可用于开发许多其他电子设备的稳定电源。

转换器，其电路如图所示。 132在输出端提供1000V的电压，输出电压的稳定性使得当负载电流从0到200μA波动时，输出电压的变化是四位数字电压表无法检测到的，即不超过0,1%。

米。 132、电压转换器原理图（点击放大）

该装置按照使用反向自感电压浪涌的传统方案进行组装。晶体管VT1工作在关键模式下，为变压器T1的初级绕组提供电源电压，持续时间为10 ... 16 μs。在晶体管闭合的瞬间，变压器磁路中积累的能量被转换成次级绕组上约250V（初级约40V）的电压脉冲。由二极管 VD3-VD10 和电容器 C8-C15 组成的电压倍增器将其升高至 1000 V。

晶体管VT1的控制脉冲由安装在元件DD1.1-DD1.3上的占空比可调的发生器产生。脉冲的占空比由运算放大器DA1的输出电压控制。

转换器的输出电压通过电阻分压器 R1 - R3 馈送到运算放大器的同相输入端，并与热补偿齐纳二极管 VD1 稳定的参考电压进行比较。转换器的电压为零，且运算放大器 DA1 输出端的电压接近于零。发生器产生最大持续时间的脉冲。根据图中所示的电阻器R9、R11、R12的阻值比，DD1.4元件输出处的正极性脉冲的持续时间与其重复周期（占空因数）的比值接近0,65 。当输出电压达到设定值时，运放DA1输出端的负电压升高，占空比减小，输出电压稳定。

在测试此处描述的转换器期间，负载下的脉冲持续时间在上述限制范围内从 10 到 12 μs 变化，其重复频率从 18 kHz 到 30 kHz，对应于 0,18 到 0,4 的占空比。消耗电流从 22 mA 增加到 47 mA。在最大负载和电源电压降低至 10,5 V 时，脉冲持续时间在 16 kHz 频率下增加至 36 μs，对应于 0,57 的占空比。电源电压的进一步降低导致稳定性崩溃。负载电流为 100 µA 时，电源电压高达 9,5 V 时仍能保持稳定。

电容器 C3 构成输出分压器电容部分的下臂。如果没有它，来自转换器输出的纹波电压（大约等于 1V）将通过电阻器 R1 和 R1 的电容传递到运算放大器 DA2 的输入，而衰减很小或没有衰减。电容C4保证变换器整体稳定运行。二极管 VD2 和电阻器 R12 限制最大可能的占空比。最小脉冲持续时间和占空比由电阻器 R9 和 R11 的电阻之比决定。随着电阻器R9的电阻减小，最小占空比减小并且可能变得等于XNUMX。

转换器反馈环路的大增益保证了各种负载下输出电压的稳定性。为了使具有这样的增益的转换器工作稳定，需要相对较大的电容器C4。但这会导致负载突变时输出电压建立的时间增加，可以通过减小电容C4的电容值，在电路中接一个几十千欧的电阻来减少建立时间。与其串联，并与该电容器并联一个几兆欧的电阻。

转换器的所有部件都可以安装在由单面箔玻璃纤维制成的印刷电路板上，如图 133 所示。 1板主要是为了安装MLT电阻而设计的。转换器的长期稳定性取决于电阻器R3-R5、R7和R2，稳定C29-6。调节电阻R19-SPZ-1a。电容器C53-K1-8； C15、C73 - 额定电压为 17 V 的 K400-5，其他电容器 - KM-6、KM-1。稳压二极管VD2的选择由稳定性要求决定。二极管VD3 - 任何低功率硅，电压倍增二极管（VD10 - VD104）可以是KD561A。 K7LA561 芯片可与 K5LE1561、KR7LA1561、KR5LE564 或 XNUMX 系列的类似芯片互换。

用于为光电倍增管供电的电压转换器
米。 133.电压转换器的印刷电路板

用于为光电倍增管供电的电压转换器
米。 134.稳压二极管电源电路

晶体管VT1必须是高频或中频的，允许的集电极-发射极电压至少为50V，集电极电流为0,5mA时饱和电压不超过100V。为了加速中频晶体管在关断时退出饱和状态，应增大电容器C6的电容值。

运算放大器 K140UD6 (DA1) 可以替换为 KR140UD6，无需更改电路板印刷电路导体的图案，也可以替换为任何其他输入端带有场效应晶体管的放大器。

变压器T1缠绕在尺寸为K20 x 12 x 6、由M1500NMZ铁氧体制成的环形磁路上。初级绕组包含 35 匝，次级绕组包含 220 匝 PELSHO 0,2 线。为了减少绕组间电容，次级绕组的导线应厚一层敷设，沿磁路逐渐错开，第一匝和最后一匝并排。初级绕组是单层的，绕在次级上。绕组引线的极性并不重要。

必须按此顺序配置逆变器。断开变压器初级绕组与晶体管的连接，并通过两个总阻值为 3 kOhm 的电阻将电阻器 R140 的上端（如图所示）输出连接到电源的负输出。当调谐电阻R6的引擎旋转时，DD1.4元件输出处的脉冲占空比（用示波器或连接在该元件输出与公共线之间的直流电压表控制）应突然改变从最小值（约 0,1 或脉冲可能完全消失）到最大值（0,65）。将微调电阻引擎固定在发生跳变的位置。

然后完全安装转换器，将输入电阻至少为 10 MΩ 的电压表连接到其输出并打开电源。输出电压可由同一个电压表和电阻器 R3 两端的电压 (5 V) 或与该电阻器串联的微安表 (50 μA) 控制。接下来，用电阻R6调节转换器的输出电压，并检查负载和电源电压变化时其工作的稳定性。

为了减少转换器发出的干扰，将其放置在黄铜盒中。如果需要更多的噪声抑制，可以在转换器的次级电路中包含一个简单的RC滤波器，并在初级电路中包含一个电感为0,1μH的DM-400电感器和一个穿心电容器。

所述转换器设计为在稳定的 12 V 电源下运行，其中正极端子连接到公共电线。但无需对安装进行任何改变，即可将电源的负极端子连接至公共线。

作为实验，测试了由双极性电源±12V供电的该转换器的变体。（根据图表）电阻器R1的输出和变压器T30的初级绕组的输出连接到+12V替换元件的值：R12 - 14 kOhm、C1 - 12 pF、C13 - 1,1 pF、R6 - 1600 kOhm。晶体管VT7-KT430G。变压器T14的初级绕组匝数加倍。

如果使用非稳压电源，那么R4VD1电路的稳压系数可能不够。此时，稳压二极管的电源电路应按图134所示方案制作。 1. HLXNUMX LED 将用作电源指示灯。

作者：比留科夫 S.

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