Небольшой, простой источник высокого напряжения на одной ИМС

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2015

Для создания датчиков, электростатических ловушек и других приложений требуются регулируемые высоковольтные источники питания с небольшим током нагрузки. Желательно, чтобы такие источники были простыми, компактными и имели малый ток покоя. Приведенная на Рисунке 1 схема как раз и отвечает этим требованиям, а трансформаторная изоляция позволяет получать на выходе положительное, отрицательное или плавающее напряжение. Сделать плавающий выход возможно благодаря наличию отдельной низковольтной обмотки обратной связи с напряжением, пропорциональным выходному. Такое решение позволяет отказаться от высокомегомных резисторов в делителе обратной связи, которые потребовались бы при прямом подключении делителя к выходу высокого напряжения. Этот низковольтный делитель содержит резисторы с намного более низкими сопротивлениями, которые, к тому же, рассеивают существенно меньшую мощность.

Рисунок 1.	Используя сигнал обратной связи от низковольтной вторичной обмотки, этот высоковольтный источник питания с малым током покоя генерирует напряжение в 500 В.

Основой схемы является ИМС MAX1605 компании Maxim, содержащая все необходимое для реализации импульсного стабилизатора: модулятор, усилитель ошибки и мощный ключ [1]. ИМС управляет тороидальным трансформатором с обмоткой обратной связи и несколькими выходными обмотками. При указанных на Рисунке 1 номиналах элементов схема выдает напряжение в 500 В (Рисунки 2 и 3). Выходное напряжение можно регулировать в пределах ±30%, изменяя соотношение сопротивлений резисторов делителя обратной связи. Выходное напряжение можно увеличивать или уменьшать с некоторым шагом, добавляя или удаляя выпрямители или выходные обмотки. В схеме использован высоковольтный диод общего назначения BAV21 с низким обратным током.

Рисунок 2.	Зависимость выходного напряжения и входного тока от входного напряжения

Как и все импульсные преобразователи, схема является источником электромагнитных помех, а паразитные элементы схемы могут создавать определенные проблемы. Схема требует тщательно продуманной компоновки печатной платы в части размещения элементов фильтров и развязки, а так же общего экранирования. Пульсации выходного высокого напряжения составляют примерно 1%. Снизить их уровень можно включением дополнительного RC или LC фильтра последовательно с выходом источника питания.

Рисунок 3.	Зависимость выходного напряжения и входного тока от тока нагрузки.

Примечание редакции:

1. В схеме использован малогабаритный ферритовый сердечник (μ = 2000, габариты 12.7×7.15×4.90 мм) компании Fair-Rite, серийный номер которого указан на схеме (Рисунок 1).
2. В оригинале статьи не указан тип снаберного диода (30 В). В качестве этого элемента можно использовать любой диод Шоттки средней мощности, например, VS-10BQ030 компании Vishay.

Ссылки

1.  “30V Internal Switch LCD Bias Supply,” MAX1605 data sheet, Maxim, October 2003.