可調(diào)電源怎么制作，0-40V可調(diào)電源電路制作教程

這種多用途通用電源在 2 至 5 伏電壓范圍內(nèi)可產(chǎn)生高達 20.1 安培的電流，在 25-0 伏電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生高達40.安培的電流。任一輸出選項的電流限制在整個范圍內(nèi)都是可變的。

電源主要規(guī)格：

理想的電源必須提供在很寬范圍內(nèi)可變的電壓，并且無論線路電壓或負載差異如何，該電壓都保持在設定電壓內(nèi)。

電源還必須在整個輸出端避免短路，并能夠限制負載電流，以確保器件不會因故障情況而損壞。

這個特殊的項目解釋了一種電源，該電源設計用于在高達 2 伏時提供 5.18 安培（在較低電流下高達 20 伏）。同時，一些基本的修改將使電源在40.1 安培時提供高達 25 伏的電壓。

電源電壓可在零和最高可用范圍之間調(diào)節(jié)，并且電流限制也可以在規(guī)定的全范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。電源的工作模式通過兩個 LED 指示。

電壓控制旋鈕附近的一個顯示設備是否處于正常的電壓調(diào)節(jié)設置，電流限制旋鈕附近的一個顯示設備是否處于限流模式。此外，大儀表顯示開關選擇的電流或電壓輸出。

設計特點

在我們的初步設計階段，我們研究了不同類型的穩(wěn)壓器以及每種穩(wěn)壓器的優(yōu)點和缺點，以便能夠選擇具有最高成本效益功能的穩(wěn)壓器。具體戰(zhàn)略及其特點可歸納如下。

并聯(lián)調(diào)節(jié)器：

這種布局主要適用于大約 10 to_15瓦的低功率電源。它提供出色的調(diào)節(jié)性能，并且具有內(nèi)部抗短路功能，但在空載條件下會消耗其所能處理的全部功率。

串聯(lián)穩(wěn)壓器。

該穩(wěn)壓器適合大約 50 瓦的中等功率電源。

它可能并且用于更高的電源，盡管散熱可能是一個問題，特別是在低輸出電壓的非常高的電流下。

調(diào)節(jié)性好，一般輸出噪聲小，成本相對較小。

SRC 調(diào)節(jié)器：

該穩(wěn)壓器非常適合中高功率用途，具有低功耗，但輸出紋波和響應時間遠不如串聯(lián)穩(wěn)壓器。

SCR前置穩(wěn)壓器和串聯(lián)穩(wěn)壓器。

SCR 和串聯(lián)穩(wěn)壓器的最佳功能與用于中高功率應用的這種電源電路結合在一起。采用 SCR 前置穩(wěn)壓器來確保比推薦電壓高約 5伏的大致穩(wěn)壓電源，并配有合適的串聯(lián)穩(wěn)壓器。

這減少了串聯(lián)穩(wěn)壓器的功率損耗。但是，建造成本要高得多。

開關穩(wěn)壓器。

該技術也適用于中高功率應用，在穩(wěn)壓器中提供經(jīng)濟實惠的調(diào)節(jié)和低功耗，但構造成本高昂，并且輸出端具有高頻紋波。

開關模式電源。

該穩(wěn)壓器是最成功的技術，可整流電源，以 20 kHz甚至更高的頻率運行逆變器。為了降低或提高電壓，通常采用低成本鐵氧體變壓器，其輸出經(jīng)過整流和濾波以獲得首選的直流輸出。

線路調(diào)節(jié)非常好，但它肯定有一個缺點，即它不能方便地作為可變源應用，因為它只是在相對較小的范圍內(nèi)具有適應性。

我們自己的設計

我們最初的設計原則是 20 到 5 安培輸出時大約 10 伏的電源。

話雖如此，考慮到現(xiàn)成的穩(wěn)壓器種類以及成本，選擇將電流限制在2.5安培左右。

這種方法幫助我們采用了串聯(lián)調(diào)節(jié)器，這是最具成本效益的型號。良好的調(diào)節(jié)以及可調(diào)節(jié)的電流限制功能是必要的，此外，還選擇了電源在幾乎為零伏的電壓下完全可行。

為了獲得最終認證，必須使用零伏輸入運行的負電源軌或比較器。與使用負電源軌相反，我們決定使用CA3l30 IC運算放大器作為比較器。

CA3l 30 需要單電源（最大 15 伏），一開始我們使用電阻器和 l 2 伏齊納來獲得 12 伏電源。然后，基準電壓由另一個電阻器和一個 5伏齊納二極管從該齊納二極管電源產(chǎn)生。

據(jù)信，這將為基準電壓提供足夠的調(diào)節(jié)，但實際上整流器的輸出被確定為從21伏到29伏，加上在12伏齊納二極管上發(fā)生的一些紋波和電壓開關，結果，最終鏡像到5伏齊納基準。

由于這個原因，12 伏齊納二極管已被 lC 穩(wěn)壓器取代，以解決此問題。

對于所有串聯(lián)穩(wěn)壓器，串聯(lián)輸出晶體管從布局的特性來看，應該消耗大量的功率，特別是在低輸出電壓和高電流下。對于這個因素，一個體面的散熱器是結構的重要組成部分。

工業(yè)散熱器非常昂貴，而且連接起來往往具有挑戰(zhàn)性。因此，我們創(chuàng)造了自己的散熱器，它不僅更實惠，而且功能比我們一直在考慮的商業(yè)變體要好得多 -

更容易連接。

然而，在滿載時，散熱器繼續(xù)溫暖運行，變壓器也是如此。在高電流低壓環(huán)境下，晶體管甚至可能變得太嘶嘶作響而無法觸摸。

這是相當正常的，因為在這些情況下，晶體管仍然在其選定的溫度范圍內(nèi)工作。

與任何高度規(guī)范的供應一起，穩(wěn)定可能是一個困難。為此，電壓調(diào)節(jié)工作模式包括電容器C5和C7，以最小化高頻下的環(huán)路增益，從而避免電源振蕩。

C5 的值已被選中，以便在穩(wěn)定性和反應周期之間理想地徘徊。當C5的值太低時，反應速率增加。

然而，存在缺乏穩(wěn)定性的可能性更大。LF反應時間過長，過度增加。在限流模式下，C4完成相同的功能，并且實現(xiàn)與電壓場景完全相同的意見。

由于電源具有相對高電流輸出的能力，因此無疑可能會在輸出端子的接線上出現(xiàn)一些壓降。這是通過一組獨立的引線檢測輸出端子上的電壓來補償?shù)摹?/p>

盡管該電源主要為 20 伏，電流為 2.5 安培，但最終建議使用完全相同的電源，以 40.1 安培提供 25伏電壓，這可能更適合許多最終用戶。

這可以通過修改整流器的設置和改變一些組件來實現(xiàn)。一些想法被交給了創(chuàng)建可切換的供應，但是額外的復雜性和價格在某種程度上被忽視為有利。

因此，您基本上需要選擇與您的需求相匹配的配置，并根據(jù)需要構建供應。

可訪問的最大穩(wěn)壓可能受到穩(wěn)壓器輸入電壓過低（超過 18 伏和 2.5 安培）的限制，也可能受到 R14/R15 之比和基準電壓值的限制。（輸出 =R14+R15/R15 ）V 參考文獻

由于 ZD1 的公差，可能無法訪問完整的 20 伏（或 40 伏）。如果確定為類似情況，則必須將R14增加到隨后的有利值。

由于價格合理，因此已為電壓和電流控制提供了單圈電位器。然而，如果需要電壓或電流控制的精確設定性，則應使用十圈電位計作為替代品。

工作原理

240 伏電源通過變壓器降壓至 40 Vac，并在此基礎上開發(fā)電源，整流至 25 或 5 Vdc。

該電壓實際上是適中的，因為實際電壓在空載時的 29 伏（58 伏）到滿載時的 21 伏（42 伏）之間會有所不同。

在這兩種情況下都使用相同的濾波電容器。它們并聯(lián)用于您的 25 伏型號 （5000uF），并用于 50 伏型號 （1250uF）。在 50伏型號中，變壓器的中心抽頭將耦合到電容器的中心抽頭，從而保證準確的電壓。電容器之間共享。該設置還向穩(wěn)壓器 lc 提供 25 伏電源。

穩(wěn)壓器本質(zhì)上是一種串聯(lián)類型，其中串聯(lián)晶體管的阻抗以這樣的方法進行控制，即整個負載中的電壓保持在預定值。

晶體管Q4消耗大量功率，特別是在低輸出電壓和高電流下，因此安裝在產(chǎn)品背面的散熱器上。

晶體管Q3為Q4帶來電流增益，這種協(xié)作性能類似于高功率，高增益的PNP晶體管。25 伏通過集成電路穩(wěn)壓器 ICI 降低到 12 伏。該電壓通常用作CA3130 lc 的電源電壓，并通過齊納二極管 ZDI 將其進一步降低到 5.1 伏以用作基準電壓。

電壓調(diào)節(jié)由lC3進行，檢查由RV3（O至5.1“伏）確定的電壓，輸出電壓除以R14和R15。分頻器提供 4.2（O 至 21 伏）或八（0 至 40

伏）的分頻。

另一方面，在高端，可獲得的電壓被限制在穩(wěn)壓器在高電流下設法失去控制的程度，因為通過濾波電容的電壓達到輸出電壓，并且還可能發(fā)現(xiàn)一些100

Hz紋波。IC3的輸出調(diào)節(jié)晶體管Q2，隨后控制輸出晶體管Q5，無論線路和負載差異如何，輸出電壓都保持一致。1.2V基準電壓源提供給Q1至Q《》的發(fā)射極。

該晶體管實際上是一個緩沖級，用于抵消 5.1伏線路的負載。電流控制由IC2進行，IC1使用負載電流在R0周圍產(chǎn)生的電壓析-RV55（O至7.《》伏）確定的電壓。

如果在RV0上定義25.1伏，并且從電源獲取的電流很小，則IC2的輸出將接近12伏。這導致 LED 2 亮起，因為 Q1 的發(fā)射器為 5.7伏。

因此，該 LED表示該電源在穩(wěn)壓器模式下工作。然而，LF驅(qū)動的電流升高時，R7周圍的電壓略高于0.25伏（在我們的圖中），IC2的輸出可能會下降。一旦IC2的輸出降至約4伏以下，Q2開始通過LED3和D5關閉。這樣做的結果是最小化輸出電壓，以使整個R7的電壓無法浪涌更多。

當這種情況發(fā)生時，電壓比較器IC3試圖解決這個問題，其輸出飆升至12伏。然后IC2消耗更多的電流來彌補，該電流使LED3發(fā)光，這意味著電源在限流模式下工作。

為了確保精確調(diào)節(jié)，電壓檢測端子被輸送到輸出點，獨立于傳輸負載電流的輸出點。該儀表包括一毫安的移動，并讀取輸出電壓（立即沿著輸出端子）或電流（通過“測量R7周圍的電壓”），從前面板開關SV2中選擇

40V電源電路的PCB布局

建設

必須使用這種0-40V可變電源電路的建議PCB布局，因為結構大大簡化了。

元件必須放在電路板上，確保二極管、晶體管、lc 和電解器件的極性正確。BDl40 （Q3） 的安裝方式必須使使用金屬表面的一側沿 lCl

方向?qū)χ?。如圖所示，必須將一個小散熱器固定在晶體管上。

如果使用詳細的金屬制品，則必須采用裝配安排。

a） 將前面板連接到框架的前部，并通過安裝儀表將它們相互螺栓連接。

b） 將輸出端子、電位器和電表開關固定在前面板上。

c） LED 的陰極（我們應用）由機身內(nèi)的凹口指定，當 LED 安裝在前面板上時無法注意到。

如果這聽起來與您的情況相符，請將陰極端子稍微縮小以識別它們，然后將 LED 安裝到位。

d） 將電線（約 180 毫米長）焊接到變壓器的 240 伏端子上，用膠帶絕緣端子，然后將變壓器連接到框架內(nèi)。

f） 安裝電源線和線夾。連接電源開關，絕緣端子，然后將開關連接到前面板上。

g） 固定散熱器并使用幾個螺栓將其擰到框架的背面 - 然后使用絕緣墊圈和硅脂安裝功率晶體管。

h） 使用 10 毫米墊片將組裝好的 PCB 安裝在框架上。

i） 連接變壓器次級、整流二極管和濾波電容器。二極管引線足夠剛性，不需要任何額外的支撐。

j）

涉及電路板和開關的接線現(xiàn)在可能通過前面板圖中帶有匹配字母的連接點和組件覆蓋圖中的連接點進入。唯一需要建立的是校準儀表。將原裝電壓表連接到電源的輸出控制，以便外部儀表破譯

1 5 伏（或替代設置上的 30 伏）。

擬議的 40V 2 安培電源電路的零件清單