一种低噪声、高稳定度红外偏置电源制造技术

一种低噪声、高稳定度红外偏置电源，由三倍压电路和稳压滤波单元电路两部分组成；其中，三倍压电路包括预稳压电路、起振电路、整形电路和推挽及三倍压电路；电源输入到预稳压电路后输出幅度稳定的电源电压，用于给三倍压电路中的其它电路提供稳定的电源电压；起振电路产生固定频率的信号并输出至整形电路，由整形电路对该信号进行整形，变成规则的方波信号；推挽及三倍压电路将上述方波信号进行推挽输出和三倍升压；稳压滤波单元电路产生稳定的基准源，利用产生的基准源将推挽及三倍压电路输出的三倍升压后的电压转换成红外探测器需要的电压。

【技术实现步骤摘要】
一种低噪声、高稳定度红外偏置电源
本专利技术所涉及的红外偏置电源为红外地球敏感器所用热敏电阻型红外探测器提供所需工作偏置电压。
技术介绍
红外偏置电源为热敏电阻型红外探测器提供所需工作偏置电压。红外偏置电源本质上为红外探测器提高一个高精度的基准源，为了达到较高的检测精度，要求红外偏置电源具有较低的噪声水平(一般要求均方根值在I y V以下)和稳定度(一般要求电压温度稳定度小于 0.lmV/°C。)。现有的红外偏置电源采用DC/DC电源的设计方案，输入电路采用推挽自激式直流变换器的方案来驱动功率开关芯片，通过变压器耦合在输出端产生矩形波电压。该电压经过整流、滤波，由LM117H线性稳压后，输出一个+20V的稳定电压；由LM137H线性稳压后，输出一个-20V的稳定电压。该方案中±20V电源的产生由LM117H和LM137H实现，由于LM117H和LM137H为常用的线性稳压芯片，无噪声指标，实测噪声均方根值为25 u V左右，无法满足产品使用要求。一般在该红外偏置电源的输出端采用多级滤波的方法来降低噪声，但是低频1/f噪声很难滤除，无法满足高精度检测的要求。这种设计方式使得电路结构复杂，噪声大，可靠性低。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供一种低噪声、高稳定度红外偏置电源。 本专利技术的技术解决方案是:一种低噪声、高稳定度红外偏置电源，由三倍压电路和稳压滤波单元电路两部分组成；其中，三倍压电路包括预稳压电路、起振电路、整形电路和推挽及三倍压电路；电源输入到预稳压电路后输出幅度稳定的电源电压，用于给三倍压电路中的其它电路提供稳定的电源电压；起振电路产生固定频率的信号并输出至整形电路，由整形电路对该信号进行整形，变成规则的方波信号；推挽及三倍压电路将上述方波信号进行推挽输出和三倍升压；稳压滤波单元电路产生稳定的基准源，利用产生的基准源将推挽及三倍压电路输出的三倍升压后的电压转换成红外探测器需要的电压。所述的推挽及三倍压电路包括电阻R9~RlUNPN型三极管Q4、PNP型三极管Q5、电容C6~C9、二极管D3~D6 ;RlO的一端与预稳压电路输出的电源电压正端相连，另一端与Q4的集电极相连；Q4的基极、Q5的基极与R9的一端连接后接入整形电路的输出端，电阻Rll —端接入Q5的集电极，另一端与R9相连，R9、R11的公共端与预稳压电路输出的电源电压负端相连；Q4的发射极、Q5的发射极与C6的一端、Cl的一端相连；C6的另一端分别与D3的阴极、D4的阳极相连；D3的阳极、CS的负极与预稳压电路输出的电源电压正端相连；C8的正极与D4的阴极连接作为推挽及三倍压电路的正向输出端；C7的另一端与D5的阳极、D6的阴极相连；D5的阴极、C9的正极与预稳压电路输出的电源电压负端相连，D6的阳极与C9的负极连接作为推挽及三倍压电路的负向输出端。所述的稳压滤波单元电路包括预稳压电路二、基准电路、正向输出电路和负向输出电路；预稳压电路二为稳压滤波单元电路中的其它电路提供稳定的电源电压，基准电路产生稳定的基准源，并输入至正向输出电路，正向输出电路利用接收的基准源将推挽及三倍压电路输出的正向三倍压转换成红外探测器需要的电压正极，负向输出电路将推挽及三倍压电路输出的负向三倍压转换成红外探测器需要的电压负极。所述的正向输出电路包括放大器U1、NPN型三极管Q7、NPN型三极管Q6、电阻R14、R16、R18 ~R21,电容 CIO、C12 ；[0011 ] Ul的负电源端接预稳压电路二输出的电压负端，正电源端接预稳压电路二输出的电压正端；R14、R16、C10的公共端与Ul的正向输入端相连，Ul的负向输入端接基准电路的输出；R14的另一端接地；C10与R16并联，二者的公共端接入Q6的发射极和C12的正极，C12的负极接地；U1的输出端串联电阻R18后接入Q7的基极；Q7的发射极串联R20后接地；推挽及三倍压电路正向输出端与R19、R21的公共端相连，R19的另一端分别接Q6的基极和Q7的集电极；R21的另一端与Q6的集电极连接。本专利技术与现有技术相比有益效果为:(I)原有的红外偏置电源设计一般采用DC-DC电源的设计方法，采用稳压模块器件LM117、LM137的结构，其低频噪声特性较差，1-1OOHz宽带噪声电压RMS值在25y V左右。本专利技术涉及的红外偏置电源的1-1OOHz宽带噪声电压RMS值小于0.9 ii V，输出电压温度稳定性在0.016mV/°C左右。噪声电压降低20多倍，可以为系统获得更好的信噪比。(2)本专利技术红外偏置电源已经在红外地球敏感器中大量应用，其可靠性和稳定性较好。该方法设计的偏置电源采用常用的元器件实现，无特殊要求的器件，产品的可制造性较好，可以为高精度的检测系统提供较好的基准源或低噪声电源。(3)本专利技术涉及的低噪声、高稳定度红外偏置电源已经在红外地球敏感器中上大量使用，在多个型号中经过在轨应用，结果表明该方法设计的红外偏置电源可以达到较高的可靠性和稳定性。(4)本专利技术在电路结构上采用三倍压与稳压滤波的设计方法，可以提高产品的抗干扰能力，同时抑制共模干扰的影响；三倍压电路实现电源升压的功能，稳压滤波电路实现串联跟踪稳压的功能。本专利技术红外偏置电源具有结构简单，抗干扰能力强，可以达到高的稳定度。(5)本专利技术采用低噪声的基准源和分立的低噪声器件实现，进一步降低噪声；基准源的噪声大小决定了红外偏置电源的噪声水平，本设计中基`准源采用低噪声的基准稳压芯片来实现。红外偏置电源中采用电路、放大电路、调整功率电路设计时都采用低噪声的器件实现。(6)本专利技术输出电压温度稳定性在0.016mV/°C左右。电子电路中的半导体器件具有温度特性，在该设计中采用正负温度补偿的设计方法，输出电压温度稳定性在0.016mV/°C左右。在电源输出端采用滤波技术，可以进一步降低输出电压的噪声水平。【附图说明】图1为本专利技术红外偏置电源的组成原理框图；图2为本专利技术红外偏置电源中三倍压电路的电路图；图3为本专利技术红外偏置电源中稳压滤波单元电路的电路图。【具体实施方式】下面结合附图及实施例对本专利技术做详细说明，具体如下:本专利技术所涉及的红外偏置电源采用独特的电路设计结构，如图1所示。本红外偏置电源由三倍压电路和稳压滤波单元电路两部分组成。三倍压电路由预稳压电路、起振电路、整形电路和推挽及三倍压电路组成。电源输入到预稳压电路后输出幅度稳定的电源电压，用于给后续电路提供稳定的电源电压。起振电路通过晶体管及电阻、电容产生固定频率的信号。整形电路对起振电路输出的信号进行整形，变成规则的方波信号。推挽及三倍压电路将整形后的方波信号进行推挽输出和三倍升压。稳压滤波单元电路由预稳压电路、基准电路、正向输出电路、负向输出电路组成。预稳压电路二与三倍压电路中的预稳压电路一致，为后续电路提供稳定的电源电压。基准电路由带温度补偿的二极管和电阻组成，用于产生稳定的基准源。正向输出电路将三倍压后的正向输出电压转换成后输出，负向输出电路将三倍压后的负向输出电压转换成后输出。需要说明的是，为了更清楚直观的了解本专利技术，下面结合具体实例进行说明，正向输出电压称为+20V输出电路、负向输出电压称为-20V输出电路。+20V输出电路将三倍压后的+30V输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低噪声、高稳定度红外偏置电源，其特征在于：由三倍压电路和稳压滤波单元电路两部分组成；其中，三倍压电路包括预稳压电路、起振电路、整形电路和推挽及三倍压电路；电源输入到预稳压电路后输出幅度稳定的电源电压，用于给三倍压电路中的其它电路提供稳定的电源电压；起振电路产生固定频率的信号并输出至整形电路，由整形电路对该信号进行整形，变成规则的方波信号；推挽及三倍压电路将上述方波信号进行推挽输出和三倍升压；稳压滤波单元电路产生稳定的基准源，利用产生的基准源将推挽及三倍压电路输出的三倍升压后的电压转换成红外探测器需要的电压。

【技术特征摘要】
1.一种低噪声、高稳定度红外偏置电源，其特征在于:由三倍压电路和稳压滤波单元电路两部分组成；其中，三倍压电路包括预稳压电路、起振电路、整形电路和推挽及三倍压电路； 电源输入到预稳压电路后输出幅度稳定的电源电压，用于给三倍压电路中的其它电路提供稳定的电源电压；起振电路产生固定频率的信号并输出至整形电路，由整形电路对该信号进行整形，变成规则的方波信号；推挽及三倍压电路将上述方波信号进行推挽输出和三倍升压；稳压滤波单元电路产生稳定的基准源，利用产生的基准源将推挽及三倍压电路输出的三倍升压后的电压转换成红外探测器需要的电压。2.根据权利要求1所述的一种低噪声、高稳定度红外偏置电源，其特征在于:所述的推挽及三倍压电路包括电阻R9?RlUNPN型三极管Q4、PNP型三极管Q5、电容C6?C9、二极管D3?D6 ; RlO的一端与预稳压电路输出的电源电压正端相连，另一端与Q4的集电极相连；Q4的基极、Q5的基极与R9的一端连接后接入整形电路的输出端，电阻Rll —端接入Q5的集电极，另一端与R9相连，R9、R11的公共端与预稳压电路输出的电源电压负端相连；Q4的发射极、Q5的发射极与C6的一端、Cl的一端相连；C6的另一端分别与D3的阴极、D4的阳极相连；D3的阳极、CS的负极与预稳压电路输出的电源电压正端相连；C8的正极与D4的阴极连接作为推挽及三倍压电路的正向输出端；C7的另一端与D5的阳极、D6的阴极相连；D5的阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：田信灵，张崇英，彭慧，于文考，王伟华，李丹凤，张丽秀，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：