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线性电源的原理与设计 ------ 高手禁入,

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发表于 2013-5-5 22:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
先上个图

Power0V.jpg



这是一可调输出电压、可调限止电流的线性稳压电源,具体性能未作过测试,
此帖出自模拟电子论坛


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 楼主| 发表于 2013-5-5 23:31 | 显示全部楼层
一、整流滤波,
    由图中的D1~D4,及C1、C2组成桥式整流滤波。Ji1为输入的插座,输入低压直流。交流电压的高低,可根据自己的需要、及后级特性(如Q1~Q3的耐压,及Q1的功率)选择

二、辅助电源
      由图中的R1、Q5、Z1等组成,用于给U1等电路提供辅助电源。
   
     由于Vcc电压由后级电路决定,电路中使用的LM358,其工作电压范围较宽,最高至32V,低至5V时仍可正常工作。这里一般选择7~12V较妥。
      R1提供Z1的击穿电流,使之工作在稳压区内,并给Q5提供基极偏流。
    一般选择    I(R1)  > 10 * Ib(q5)
   Ib(q5)为Q5的基极电流,它的大小,由负载及Q5的beta值决定。

    LM358在无负载时的工作电流为2mA(最大),考虑带载情况及其它用电,这里,取 I(load) = 10mA
     
    因此

             I (R1)  > 10 *  10mA / beta  
      这时:

          R1  <  ( Ui  - Vz )  /  I ( R1)


Ui为整流滤波后的电压值, Vz为Z1的稳压值。


考虑到辅助电源的功耗问题,希望R1越大越好。

所以,要兼顾这两方面来选择R1的阻值。


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 楼主| 发表于 2013-5-5 23:32 | 显示全部楼层
三、稳压部分。

        它由Q1~Q3,U1-A及相关元件组成。
        (在正常输出时,Q4呈饱和导通状态,所以,Q3的E极近似接地。)

       U1A为输出电压的误差放大器,3脚由R8电位器设定基准电压值,2脚由R17、R18对输出电压分压提供。U1A的放大倍数

           K (约) =  R6 /  R17||R18

     Q1、Q2组成复合管,PNP型。由Q3驱动。

这一部分的交流特性计算相对复杂一些,且也没有必要,主要是直流或低频放大。放大量越大,输出特性越好,但越容易引起自激。

       这里的输出电压,是由R8来调整的。当R8调整以最下面时,接地,由R17及R18的分压也应该为0,因此,只有输出电压为0时才满足时,。
当R8调整到最大Vcc时,输出最大,这时的输出电压Uo为:

          Uo = Vcc * (R17 +R18 ) /  R18

      可见,最大输出电压由Vcc 及R17、R18的分压值决定。

设R8的上半部分为R8a,下半部分为R8b,则有:
          Vcc * R8b / R8  =  Uo * R18 / ( R17 +R18 )
       输出电压Uo为:
                    Uo =  Vcc * R8b * ( R17 + R18 ) /  ( R8 * R18 )

图中有两个“地”:一个是输出地,一个是整流后的负端,这里就称整流地吧。
     对于R8的接地端,照图中接法,R16的电流采样电阻上的电压,对U1A来说,属于共模电压,因为经R8作用于3端,又经R18作用于2端。而LM358的CMRR达到85dB,所以,可以认为,R16上采样电流时的压降对输出电压无影响。
       如果 R8的接地端改接为整流地,情况就不一样了,它将稳定的电压是Uo + VR16, 即输出电压受负载影响。

[ 本帖最后由 dontium 于 2013-5-6 11:00 编辑 ]


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 楼主| 发表于 2013-5-5 23:32 | 显示全部楼层
四、限流部分
    限流部分由R16、U1B、Q4等元件组成。

     输出电流经采样电阻R16后,产生的压降,送入U1B的6端放大,当其6端电压远超过5端时,7端输出为低电平Q4截止,无输出。
      此电路接为放大器,而非比较器,目的是对输出仅用限流而非关断。R15调整参考电压,以实现限流的连续调节。


五、其它
     U1A及U1B的反馈网络,均采用固定值,而调节用的电位器接于同相输入端,有利于反馈网络的调整。

     Q1为功率三极管,NPN型,如果手里有大功率的PNP型三极管,可以将Q1去掉,大功率的三极管接于Q2,并短路R3

      R2、3、5、10为Icbo的旁路电阻,

     图中的电阻参数等未给出。可以根据变压器的输出情况(功率容量及电压)、自己希望的可调范围等来确定参数值。

[ 本帖最后由 dontium 于 2013-5-6 11:17 编辑 ]


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2013-5-6 08:57 | 显示全部楼层
喜闻乐见的模拟电路学习。:carnation: :carnation: :carnation: 精品!
问问:Vin滤波后存在工频波动,VCC就存在工频波动?分压后的运放反相输入端是不是也不稳定?

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Z1及Q5是稳压的,所以VCC就是稳定的。  详情 回复 发表于 2013-5-6 10:32


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 楼主| 发表于 2013-5-6 10:32 | 显示全部楼层

回复 5楼 zca123 的帖子

Z1及Q5是稳压的,所以VCC就是稳定的。


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纯净的硅(初级)

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发表于 2013-5-6 11:10 | 显示全部楼层
謝謝 分享
   " 由于Vcc电压由后级电路决定,电路中使用的LM358,其工作电压范围较宽,最高至32V,低至5V时仍可正常工作。这里一般选择7~12V较妥。"
請問 ,也就是說, 原理図上的vcc 是另外再供給一組 7~12V的電源嗎?

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Q5输出的是VCC,不需要再加其它额外的电源了。  详情 回复 发表于 2013-5-6 11:19


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 楼主| 发表于 2013-5-6 11:19 | 显示全部楼层

回复 7楼 naga568 的帖子

Q5输出的是VCC,不需要再加其它额外的电源了。

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其工作电压范围较宽,最高至32V,低至5V时仍可正常工作, 这里的32v 和5v是调的VCC?还是VO 输出电压5v 和12v?  详情 回复 发表于 2013-5-7 10:03


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纯净的硅(初级)

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发表于 2013-5-6 17:48 | 显示全部楼层
UO在什么地方?

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图中未标出,在DR1那里  详情 回复 发表于 2013-5-6 17:59


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 楼主| 发表于 2013-5-6 17:59 | 显示全部楼层

回复 9楼 爱心 的帖子

图中未标出,在DR1那里


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纯净的硅(初级)

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发表于 2013-5-7 10:03 | 显示全部楼层

回复 8楼 dontium 的帖子

其工作电压范围较宽,最高至32V,低至5V时仍可正常工作,

这里的32v 和5v是调的VCC?还是VO  输出电压5v 和12v?

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那是说LM358的。  详情 回复 发表于 2013-6-6 23:47


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 楼主| 发表于 2013-6-6 23:47 | 显示全部楼层

回复 11楼 爱心 的帖子

那是说LM358的。


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