您已经拥有不受管制的直流电源。正如你所说,由桥和一些电容器构成。显然,您的变压器次级也有一个中心抽头。所以你也有一个地面,并且\$\pm\:53\:\text{V}\$用你的仪表测量了另外两个铁轨。我假设这可能是卸载的,所以你可能会比加载时少。任何人的猜测要少多少,因为这在很大程度上取决于负载、您的环形设计、电容器和其他因素。但肯定更少。
我知道您正在尝试了解如何设计自己的\$\pm\: 15\:\text{V}\$电源以供运算放大器使用。所以你不一定只是想买一个好的电源(这些天它们很便宜。)因为这是关于学习的,它将是一个线性设计而不是一个切换器。所以你的电源通常效率低下,功率明智。但你可以接受。
也许我在预测,但我认为这是一个好主意。它足够谦虚,你有充分的理由成功。但是有足够的知识去了解它也值得为之奋斗。我认为我的第一次学习经历,我真正学到了一些东西,是在尝试像这样设计自己的电源。当时,我几乎别无选择。一个年轻的少年无法获得现有的实验室用品。也没有针对基于 IC 的精美切换器的廉价 ebay 供应商。所以我必须自己做或不做。面对这一点,一个人学习或一个人没有。
您的方法可能有点像在从运算放大器到音频放大器的所有东西中使用的接收器/源输出驱动器。您可以采用您正在采用的方法,但您必须制作其中两个 - 一个用于\$+15\:\text{V}\$,另一个用于\$-15\:\text{V} \$。而且它们的效率更低,因为它们都可以从您的 (+) 导轨中获取并下沉到您的 (-) 导轨,并且您需要在 AB 类中运行它们。你真的只需要从 (+) 获取来制作\$+15\:\text{V}\$轨道并下沉到 (-) 来制作\$-15\:\text{V}\$轨。
顺便说一句,在电桥输出的现有电容器组中包含一对泄放电阻器可能是个好主意。如果你关掉东西,可以摆脱存储的电荷。一些\$\tfrac{1}{2}\:\text{W}\$ , \$10\:\text{k}\Omega\$电阻器?这只会在运行时出现\$5\:\text{mA}\$负载。
在您考虑这个想法时,还可以考虑尝试降低现有的不受监管的电源,以测量它在负载下的表现。我会尝试像\$\ge 5\:\text{W}\$,\$1\:\text{k}\Omega\$电阻器来了解\$50\:\text{mA }\$负载,在该负载存在的情况下测量电压。然后我会尝试类似\$\ge 10\:\text{W}\$,\$270\:\Omega\$电阻器,看看当我接近\$200\:\text{mA}\时会发生什么$加载。这将测试您的整个不受监管的系统,并让您了解其局限性。这些值是随机选择的。如果您已经知道环形线圈的局限性,请尝试两种不同的电阻值,它们可以达到您期望支持的最大负载,另一个可以达到最大负载的 30%。只需记下测量的电压值。稍微加载一点时,对不受管制的轨道有所了解会有所帮助。
我建议您从只关注一侧开始,例如从不受管制的 (+) 轨道创建\$+15\:\text{V}\$受监管的供应轨道。您还需要考虑是否需要任何电流限制。我认为将它们包括在内会更安全。但这是你的决定。不过,为此包含一些东西并不难。而且,就个人而言,我可能也希望能够去\$+12\:\text{V}\$。那么也许是一个可变输出电源,可以在一些适度的输出电压范围内工作?
你有很多净空!这意味着您可以使用 NPN 射极跟随器、达林顿跟随器或几乎任何您想要的配置。事情并不紧张,所以你有控制结构的空间。很多房间。当然,缺点是您必须耗散,并且您的电压轨足以使您必须检查数据表以保持在设备的安全操作参数范围内。
最后,您可能会接受必须独立设置两个电压轨值。一些电源旨在提供跟踪,因此如果您将受监管的\$+\text{V}\$电源设置为\$+15\:\text{V}\$,那么您的受监管的\$-\text{V }\$ supply 将跟踪并提供\$-15\:\text{V}\$。但我怀疑你现在可以没有它。
如果您编写一个单独的问题,或者更好地澄清这个问题,我可能会让您从三到四种不同的离散(非 IC)拓扑开始考虑自行分析和构建。但是,例如,我不知道你想要什么样的当前合规性。当您的未稳压电源加载到您想要支持的最大电流合规性(使用高功率电阻器,然后在电压过热之前花点时间用电压表测量电压时,这将有助于了解您测量的电压。 )如果您确实想要一个范围内的可变电压(确切地说是什么范围?),并且如果您只想要一个固定电压,那么您认为需要多少初始精度会有所帮助?和我' 想知道这是否严格用于运算放大器电源(建议符合较低的电流),或者对于某些项目,您是否希望使用它以更低的电压实际提供更高的电流。最后,很高兴知道您拥有或愿意获得哪些 BJT。
编辑:所以。一些简单的东西,目前的合规性不是很多\$5\:\text{mA}\$。让我们首先关注(+)轨侧......可以使用 NPN 或 PNP 作为传输晶体管。更多的是你想如何控制它。您是想从源中吸走电流,还是根据需要拉出电流?唔。让我们试试这个——强调简单。

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图
我已经在原理图上写下了一些设计说明。电阻值是标准值,因此实际输出电压会有些偏差。但它应该很接近。这是逻辑。
我开始使用\$Q_1\$作为射极跟随器拓扑。它是发射器目标\$15\:\text{V}\$。所以我在那里写下了“15V @ 5mA”。我最初估计了一个有用的\$\beta_{Q1}=50\$并计算了 \$I_{B_{Q1}}=100\:\mu\text{A}\$并估计(仅从记忆中)\$V_ {BE_{Q1}}=750\:\text{mV}\$。由此,我决定从不受管制的供应中获得 \$5\times\$,所以我设置\$R_1=\frac{53V-15V-750\:\text{mV}}{500\:\mu\ text{A}}=74.5\:\text{k}\Omega \大约 75\:\text{k}\Omega\$。这意味着我需要在\$400-500\:\mu\text{A}\$之间从\$R_1\$拉开以控制\$Q_1\$的输出行为。这是一个足够小的范围,\$450\:\mu\text{A}\pm 50\:\mu\text{A}\$,简单电路中的变化不会太敏感。哦,我选择了 BC546,它有一个\$V_{CEO}=65\:\text{V}\$。(对于\$V_{CEO}=150\:\text{V}\$可以使用 2N5551 。)
我决定在下面使用另一个 NPN,其底座固定在电阻分压器上,以拉动该电流。\$Q_2\$的集电极被钉在电压上,所以没有早期效应。美好的。\$Q_2\$中的耗散低于\$10\:\text{mW}\$,所以没问题。(您已经知道\$Q_1\$可能存在问题。)二极管和电容器提供半稳定的电压参考,因为它被馈入相对稳定的\$450\:\mu\text{A}\pm\ :50\:\mu\text{A}\$当前。我估计\$\beta_{Q2}=50\$(再次)并计算\$I_{B_{Q2}}=10\:\mu\text{A}\$并估计(仅凭记忆)\$V_ {BE_{Q1}}=650\:\text{mV}\$。我也知道 1N4148 确实\$550\:\text{mV}\$以\$500\:\mu\text{A}\$电流运行。所以这告诉我应该在\$1.2\:\text{V}\$猜测分隔节点。我也把它写下来了。
我选择使分压器电流至少\$10\times\$为\$Q_2\$所需的最大基极电流。该电路的问题之一是环境温度,因为这些会影响\$Q_2\$(和\$D_1\$)的基极 - 发射极结,这会影响我们的分压器点和几乎所有其他东西。但是在分隔线中添加\$D_2\$和\$D_3\$ 会有所帮助。它提供了另外两个与温度相关的结,它们将在温度范围内跟踪另外两个。剩下的问题是\$R_3\$和不同的电流密度。
\$D_2\$和\$D_3\$的运行密度约为\$\tfrac{1}{5}\$和\$D_1\$和\$Q_2\$的当前密度。我碰巧记得 1N4148的电流密度每十年变化大约\$\Delta V \约 100\:\text{mV}\$ ,所以我猜\$\Delta V = 100\:\text{mV }\cdot \log_{10}\left(\tfrac{1}{5}\right) \approx -70\:\text{mV}\$对于这两个二极管。所以这意味着要在分频器处达到\$1.2\:\text{V}\$ , \$R_3=\frac{1.2V - 2\cdot\left(550\:\text{mV}-70\:\ text{mV}\right)}{87\:\mu\text{A}}\大约 2.7\:\text{k}\Omega\$(我使用了 \$87\:\mu\text{A}\$作为当前值的中点。)所以设置\$R_3\$,猜测。
我在分压电阻\$R_2\$上添加了一个加速上限,以便短期负载变化可能更直接地驱动\$Q_2\$。(如果\$15\:\text{V}\$调节轨突然向上跳跃,则\$C_3\$将在\$Q_2\$的基础上立即拉高,使其拉走更多的驱动电流\$Q_1\$,反击上涨。同样,在另一个方向上也是如此。)
我认为,您应该能够使用(-)受监管的铁路。请记住,您不想过多地加载这个东西!你肯定会造成那个可怜的小TO-92严重的问题。它正在消散\$5\:\text{mA}\cdot\left(53\:\text{V}-15\:\text{V}\right)\approx 200\:\text{mW}\$和包有\$\tfrac{200 ^{\circ}K}{W}\$,所以这已经在环境中达到了大约\$+40^{\circ}C\$。如果你通过它运行更多的电流,你可以看到这个东西加热的速度有多快。您也许可以摆脱\$10\:\text{mA}\$,但仅此而已。
概述注释:现在您可以看到一个人的过程(其他,更有经验的设计师将应用比我应用的知识更多的知识),让我们花点时间从一个遥远的角度来看这个。
电路归结为:
- 一个传输晶体管 ( \$Q_1\$ ),它应该在未调节 (+) 轨道和所需的\$15\:\text{ V}\$ 之间隔开大约 \$40\:\text {V}\$轨。这个传输晶体管需要一个基极电流源,以便它可以保持在其有源区。它也被安排成发射极跟随器配置,因此移动其基极电压使其发射极以大约 1:1 的比例移动(从基极到发射极的电压增益为\$\approx 1\$。)
- 我们可以通过对未调节 (+) 轨使用一个简单的电阻器 ( \$R_1\$ ) 来解决上述 (1) 中的所有需求。这不仅可以提供所需的基极电流,而且还可以很容易地控制\$Q_1\$的基极电压,只需拉动或多或少的电流即可。出于设计目的,我们不希望\$Q_1\$基极电流的变化严重影响我们用来控制\$Q_1\$基极电压的电流。因此,通过比较,我们需要使这个电流流更大。越大越好,也许默认情况下我们可能会选择\$10\times\$的系数。但我们也受制于这是一个\$5\:\text{mA}\$电源。所以我们可能想使用大约\$\tfrac{1}{10}\$ th of \$5\:\text{mA}\$的东西来保持适度。这意味着从一侧的\$10\cdot 100\:\mu\text{A}=1\:\text{mA}\$到大约\$\tfrac{5mA}{10}=500\:\ mu\text{A}\$在另一边。我决定使用较小的值,因为这只是一个简单的调节器,我可以接受稍微不那么僵硬的基本源。
- 根据某种电压比较来控制通过\$R_1\$的电流。事实证明,对于这样的事情,BJT 是可以的。(更多的 BJT 会更好,例如在运算放大器中,但在这里一个就足够了。)它的集电极电流取决于其基极和发射极之间的电压差。所以它比较它的基极和发射极并在此基础上调整电流!几乎是天造地设的,是吗?因此,我们现在粘贴一个新的 BJT ( \$Q_2\$ ),其收集器绑定到\$R_1\$和\$Q_1\$的基数。
- 我们需要一个参考电压。可以使用真正的参考,例如齐纳二极管或更复杂的 IC 器件,但这是一个简单的设计。好吧,具有固定电流密度的二极管是电压参考。(温度除外。)你猜怎么着?我们只是碰巧有一个我们可以使用的相对稳定的电流!我们用来通过\$R_1\$调整\$Q_1\$的基极电压的电流。所以现在,\$R_1\$为我们提供了三项服务——它为\$Q_1\$提供基极电流,允许我们通过调整电流来控制\$Q_1\$的基极,现在完全一样电流可用于稳定电压基准的电压二极管。我们所做的就是将该二极管插入\$Q_2\$的发射极。并在其上添加一个小电容器以消除那里的高频噪声。当事情为您完成多项任务时,这很好。
- 我们有我们的电流控制集电极,发射极的电压参考,现在我们只需要提供一个比较电压,它来自输出电压,位于\$Q_2\$的基极。重要的是,如果这种比较增加(输出电压似乎由于某种未知原因而增加),我们将通过\$R_1\$拉更多电流以迫使\$Q_1\$的基极电压下降以反对这种变化。事实证明,一个简单的分压器可以很好地完成这项工作。我们需要做的就是确保通过分压器的电流远大于 \$Q_2\$ 所需的基极电流,这样当\$Q_2\$调整其集电极电流并需要更多(或更少)基极电流,这不会影响分压器电压(很多。)
这就是它的本质。我添加了这两个二极管来帮助稳定环境温度。但是,如果您不介意电压轨随温度变化多一点,那么它们并不是绝对必要的。事实上,它们可能仍然会漂移\$\tfrac{25\:\text{mV}}{^{\circ}C}\$,只是做一个简短的循环猜测工作。但是,如果您不介意它的两倍坏,那么您可以用一个简单的电阻器代替电阻器和两个二极管,而不是:

模拟这个电路
\$R_3\$的实际值可能需要在这里稍微调整一下,因为我们实际上并不知道需要多少基极电流(可能比我猜的要少——要少得多。)所以也许更接近\$12\:\text{k}\Omega\$值?但是我想你也可以在这里使用电位器来调整它。