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标题: 精致复古！做个简约而不简单的恒流恒压可调线性电源（附下载） [打印本页]

作者: hbozyq 时间: 2020-4-24 14:34
标题: 精致复古！做个简约而不简单的恒流恒压可调线性电源（附下载）
本帖最后由 hbozyq 于 2020-4-24 14:51 编辑

在家闲着无聊做点东西玩于是整出这么个玩意 18v4a的线性电源
可能有人会问你折腾了这么久开关电源怎么又玩回头了？
我要说的是开关电源和线性电源并不是替代的关系而是互补的关系
开关电源主攻廉价高效，而线性电源则是精密稳定的代名词
君不见高端数控电源像大华普源安捷伦之流都是环牛+大管的结构？
开关电源调整以开关周期为单位，调整有一拍滞后，此外输入输出必然有很大的开关频率的噪声，这都是不可避免的缺陷
而线性电源只要器件跑的动，环路频率可以做很高，噪声也很小
所谓线性电源原理从名字就可一窥一二，其功率管工作在线性区，起电流放大作用,作为可调电阻与负载串联分压来达到稳压的目的（大功率并联稳压巨少见）

回到正题，这次的设计以简洁易装，实用性高，稳定性好，选材朴实为主要目的，只使用一个直流电源，并且要求有恒流恒压功能。于是先虚拟设计一下，通过仿真验证可行性 [attach]712631[/attach]
省略了一些外围电路的核心原理图如此，用的是最简单可靠的运放+基准+NPN三极管三大件，实现闭环稳压。略为值得一提的是采用了不同电位的两只基准，简化了检流电路设计，在保证检流检压互不影响的前提下少用昂贵元器件，缺点是输入输出不能共地，否则不能正常限流。

仿真没有大问题就直接画板子打样了
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功率管用TIP142,主要看中这玩意是复合管，放大倍数超过500，可以直接用运放推，并且功率余量也足够。运放用的是安森美的NCS20072，2.7v/us，Rail-to-Rai输出，精度速度什么的全面超越358,价格嘛…够买10个358了。基准电压用的是50ppm的tl431，输出稳定主要靠它。检流电阻也是50ppm的，3W合金贴片电阻，留足余量。运放、R6、R7、R10、R1、电位器、TL431这几个元件直接影响电流和电压的热稳定性。有钱任性的话可以上20ppm的精密电阻。
输出电流和电压计算公式原理图都有，可以根据手上有的电位器来计算阻值，原理图默认输出27.5V,3.4A,但是这个乘积也就是功率不超过50w为宜，因为大了功率管顶不住，除非加输入分档切换。
画成pcb就这么个玩意尺寸不到50x50 可以说是小巧玲珑
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Pcb上功率管右边那两个焊盘是用来接指针电流表的，这个位置在电压反馈采样之前，因此电流表内阻不会影响输出电压。
立创eda上默认关闭元器件编号，如下操作打开，点小眼睛的位置可以开关，就可以对着焊元器件了
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鼠标放在元器件上就能高亮显示编号
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焊接其实没啥好说的，先焊基准和检流电阻，看看输出是不是2.5v，再继续焊其他的。正确焊接的话，无需调试，焊完就能用。
大管和运放来自立创商城说句题外话立创商城有一个好买的东西都有规格书至少有迹可循淘宝买元器件那真是碰大运什么都不包的
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假负载电阻和精密检流电阻
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duang的一声就焊完了成品如图功率管最好直接固定在散热器上，不要加硅胶垫或者云母片因为发热巨大需要尽量减少热阻
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元器件就那么几个
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背面有接线标识
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下面是一些实拍测试图
允许短路调流
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最低电压从0起调
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最高电压计算值和实测值一致，18v，这个可以自由更改改一下反馈分压就要多少有多少
输入20v时可以正常稳压到18v
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空载输入19v输出17.72v，得益于Rail-to-Rai输出的运放，可以减少最小压差到1.28v，带载的时候还会大点但是也差不多1.5v以内
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带点负载看看纹波
找了个传家宝网件变压器来当前级 15vac加了个整流滤波变成脉动直流
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负载是10欧水泥电阻，输出1a电流
输入端可以看到明显的100hz工频电压波动
vpp达到1.11v
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输出端则是静如深海 vpp13.2mv，有效值几个mv
PSRR较高
比起开关电源动辄上百mv的纹波来说可以说非常优秀
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热稳定性测试：拿热风枪调到150度对着板子吹
发现对温度最敏感的是基准位置
吹分压电路和检流电阻和运放变化都比吹基准小
加热1分钟恒流输出值从1.017A升高到1.024A，变化7mA，Δt目测大于70度，一般使用绝对没有这么高
加热1分钟恒压输出值从10.96V升高到11.02V，变化6mV
热稳定性还能算不错吧

最后附上资料下载包括multisim14仿真文件和2x2拼版的gerber文件
在线浏览可以到我的立创eda工程页面：https://lceda.cn/hbozyq/gao-xing-jia-bi-heng-liu-heng-ya
喜欢的话可以留言点赞收藏三连
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作者: zhengwei1181 时间: 2020-4-24 14:48
高手帮顶了

作者: hbozyq 时间: 2020-4-24 14:51
本帖最后由 hbozyq 于 2020-4-26 08:48 编辑

2020年4月26日更新：突然发现原理图有几个电容电阻标注不对的，已经更新了，请以lceda上的为准

作者: aacyxjz 时间: 2020-4-24 17:07
谢谢分享，这就去工程页面点赞收藏

作者: 开心果1 时间: 2020-4-24 18:19
真迷你学习了

作者: 曾小鱼 时间: 2020-4-24 19:53
有线性电源简单点电路吗?12v5Ade

作者: huyangmd 时间: 2020-4-24 19:59
板子看起来专业:victory:

作者: 603599910 时间: 2020-4-24 20:19
以前我做运放稳压和恒流一直画蛇添足用了直流负反馈导致调节线性很差,输出越大反馈越严重,原来运放在这里是只用交流负反馈,这个得有机会再好好调下家里的运放电路.

作者: jack017 时间: 2020-4-24 23:03
小巧精致，简洁实用，专业级作品，如果能推出套件就好了。虽然设计的电路不算复杂，但个人想要购齐质量过关的所有基础元件还是不好办的。:lol:

作者: eee987 时间: 2020-4-25 13:00
运放和原理图上不一样啊，图上是MC33172DT，文字说的NCS20072

作者: hbozyq 时间: 2020-4-25 17:30

eee987 发表于 2020-4-25 13:00
运放和原理图上不一样啊，图上是MC33172DT，文字说的NCS20072

那并不是问题...
这两个运放PIN2PIN兼容，实际上几乎所有的sop8双运放引脚定义都是这样的
你喜欢用什么运放都行 358也行

作者: hbozyq 时间: 2020-4-25 17:30

jack017 发表于 2020-4-24 23:03
小巧精致，简洁实用，专业级作品，如果能推出套件就好了。虽然设计的电路不算复杂，但个人想要购齐质量过关 ...

喜欢的话可以私信还有多几套元器件

作者: hbozyq 时间: 2020-4-25 17:32

603599910 发表于 2020-4-24 20:19
以前我做运放稳压和恒流一直画蛇添足用了直流负反馈导致调节线性很差,输出越大反馈越严重,原来运放在这里是 ...

直流负反馈必须有不然稳什么压？
主要问题是要衰减高频放大倍数防止不稳定和自激振荡

作者: eee987 时间: 2020-4-25 20:03

hbozyq 发表于 2020-4-25 17:30
那并不是问题...
这两个运放PIN2PIN兼容，实际上几乎所有的sop8双运放引脚定义都是这样的
你喜欢用什么运 ...

好的，谢谢:loveliness:

作者: 603599910 时间: 2020-4-25 20:44

hbozyq 发表于 2020-4-25 17:32
直流负反馈必须有不然稳什么压？
主要问题是要衰减高频放大倍数防止不稳定和自激振荡 ...

我说的是运放放大电路的直流负反馈不是稳压环路,这是俩概念.
运放放大电路用了直流负反馈那输出级的直流电位将影响取样电路只直流电位,那大环路的直流取样分压势必不会准确.

作者: microxp 时间: 2020-4-25 23:53
立创一键下单真不错，所有原件一点搞定哈哈

作者: 无敌的饵块 时间: 2020-4-27 10:24
感谢楼主无私分享！

作者: lgspace 时间: 2020-4-27 10:40
这个硬核了，果断收藏，感谢楼主

作者: 784842413 时间: 2020-4-27 16:34
没M币都回复不了~

作者: duxep 时间: 2020-4-27 17:13
大佬你好，我手头有一块非常好的24v5a电源，想利用你这个模块改成可调电源，如果给它上CPU风冷散热器的话，电流能跑5A吗，器件上需要做哪些调，希望不吝赐教整。我是机械行业的电子爱好者，如果你哪天想做外壳，我可以帮你设计:loveliness:

作者: IlovePLC 时间: 2020-4-27 17:20
楼主，调压电路我似乎看懂了一些。但调流电路看不明白，能讲讲U2B及调流电路的工作原理吗？

作者: lmy2003 时间: 2020-4-27 20:47
谢谢分享，折腾得不错

作者: yx0011 时间: 2020-4-27 23:39
我虽然不懂原理，但看到这么详细的帖，还是要点赞。

作者: hbozyq 时间: 2020-4-28 12:05

duxep 发表于 2020-4-27 17:13
大佬你好，我手头有一块非常好的24v5a电源，想利用你这个模块改成可调电源，如果给它上CPU风冷散热器的话， ...

可以的改一下元件就行需要可以私信

作者: hbozyq 时间: 2020-4-28 12:12

IlovePLC 发表于 2020-4-27 17:20
楼主，调压电路我似乎看懂了一些。但调流电路看不明白，能讲讲U2B及调流电路的工作原理吗？ ...

恒压和限流反馈部分其实原理是一样的只是限流输出加了个二极管构成线与
限流部分直接采样检流电阻上的电压和限流基准电压比较检流电阻上的电压高于基准电压时U2B低电平通过二极管拉低功率管B极进而拉低输出电压实现负反馈限流
恒压部分采样输出电压分压之后和恒压基准电压比较不过输出电压和恒压基准电压都叠加了一个检流电阻上的电压

作者: liminyun 时间: 2020-4-28 18:57
感谢分享，学习了

作者: agu1998 时间: 2020-4-28 20:05

hbozyq 发表于 2020-4-25 17:30
那并不是问题...
这两个运放PIN2PIN兼容，实际上几乎所有的sop8双运放引脚定义都是这样的
你喜欢用什么运 ...

嘿嘿，还必须有RRIO，不然可调范围不行。358还是算了，整点好的:lol:

生产厂家为了增大竞争力，pin2pin兼容是一种手段

好贴，收藏，器件选型待日后参考

作者: 有你而精彩 时间: 2020-4-29 08:21
爱动手的人就是不一样，值得学习:biggrin::biggrin::biggrin:

作者: sushilang 时间: 2020-4-29 15:39
小巧，精致。

纯粹爱好者还得继续学习。

作者: sushilang 时间: 2020-4-29 15:44
出套件就更加完美了，又看了一遍帖子，还是只能理解一部分。

作者: kengdxy 时间: 2020-4-29 17:18
出套件，上架或授权淘宝，方便家友，毕竟不少人整合三两套的性价比太低了

作者: 腾飞凤舞 时间: 2020-4-29 18:22

duxep 发表于 2020-4-27 17:13
大佬你好，我手头有一块非常好的24v5a电源，想利用你这个模块改成可调电源，如果给它上CPU风冷散热器的话， ...

同为机械行业电子爱好者，可惜我一窍不通！

作者: gslqs 时间: 2020-5-2 10:19
高手，膜拜！！

作者: oyuno 时间: 2020-5-2 11:50
我还是继续研究研究旧电源吧

作者: shizhongda 时间: 2020-5-2 20:16
请问楼主这种电路是不是前面输入必须是变压器而不能用普通开关电源？

作者: 茶壹杯 时间: 2020-5-3 01:01
Ｉ服了Ｕ　:handshake:　

作者: gjgysh 时间: 2020-5-9 14:15
好作品，赞！

作者: 100abc 时间: 2020-5-10 21:03
学习了，很实用！！！

作者: 0515syc 时间: 2020-5-12 19:52
电源板至少也集成整流滤波部分？难不成一个产品机箱里，电源就得分3-4块板。。。受不了这感觉！

作者: laomao0000 时间: 2020-5-13 17:35

shizhongda 发表于 2020-5-2 20:16
请问楼主这种电路是不是前面输入必须是变压器而不能用普通开关电源？

开关电源当然也可以，但是纹波系数的瓶颈就在前级开关电源了，看需求吧

作者: Iwen10722 时间: 2020-5-18 16:52
能调到0V吗

作者: rlerson 时间: 2020-5-19 18:38
这个厉害了，收藏咯，慢慢看

作者: freecrane 时间: 2020-5-20 17:10
板子设计的漂亮，自己洞洞板做了一个，颜值差多了

作者: cjf350300 时间: 2020-5-24 01:15
弄个这样的板子，一块得多少钱

作者: 学习借鉴 时间: 2021-2-17 13:41

曾小鱼发表于 2020-4-24 19:53
有线性电源简单点电路吗?12v5Ade

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若需要输出比稳压器额定电流更大的电流时，需要外接功率管扩流，317不宜用NPN管，这里给出一种使用PNP功率管的扩流电路见图8，稳压源输出电流为317额定输出电流与外接管的集流Ic之和。

作者: beluga98 时间: 2021-3-7 20:16
看了您的项目，我也跟着做了一个，电路设计很简洁，效果很好，很赞的呦
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作者: woss1001 时间: 2021-4-14 11:40
也做了一个，电压调，电流不能调。:cry: 设置电流时短接输出电流直接飙到7A以上，不随电位器调小而变小。电位器调最小恒流指示灯会亮，可短路输出端电流还是到7A以上。不知道是哪坏了。换了运放，把恒流指示LED换成二极管都没用。

作者: woss1001 时间: 2021-4-14 11:44
是电压可调，电流不行。不知道哪坏了

作者: /云帆/ 时间: 2021-4-14 16:29

woss1001 发表于 2021-4-14 11:44
是电压可调，电流不行。不知道哪坏了

输出地不可用以跟输入地接在一起，输出地跟输入地之间接一个0.1欧姆的电阻。

作者: dxw1234 时间: 2021-4-14 17:01
淘宝有4015模块，七八块钱，38V，5A，总功率75瓦。

--来自论坛助手 iPhone客户端

作者: 宁夏人 时间: 2021-4-24 16:03
谢谢分享

作者: 心中的日月2020 时间: 2021-4-24 16:22
支持支持支持支持

作者: 闲逛pcie 时间: 2021-9-28 14:39
电流表用LCD的也可以吗我也准备做一个玩玩

作者: 创意工坊 时间: 2021-9-29 09:32
jlc早晚被你们薅成葛优:lol::lol::lol:

作者: 余173917 时间: 2021-9-29 13:01
看了一下原理图，并不确得先进

作者: 闲逛pcie 时间: 2021-11-16 11:51

woss1001 发表于 2021-4-14 11:40
也做了一个，电压调，电流不能调。设置电流时短接输出电流直接飙到7A以上，不随电位器调小而变小。 ...

检查下R8电阻楼主在立创EDA上原理图和PCB的标注不一样，PCB上R8是10欧姆要改成1K

作者: 林浩楠 时间: 2021-11-18 20:06
收藏备用

作者: 触景情伤 时间: 2021-11-22 21:34
前级还是开关电源…

作者: woss1001 时间: 2021-11-23 22:04

闲逛pcie 发表于 2021-11-16 11:51
检查下R8电阻楼主在立创EDA上原理图和PCB的标注不一样，PCB上R8是10欧姆要改成1K ...

谢谢！今天抽时间换了个1K电阻后电流能稳住了。

作者: liquidator 时间: 2021-12-20 13:29
确实是简约而不简单的恒流恒压可调线性电源。

作者: ezj2008 时间: 2022-1-5 08:34
楼主，看你这个电源的运放是工作在比较器模式，也就是运放只输出开和关两个状态，这样会导致功率管也是在不停的开和关，并没有工作在线性放大区域，所以来说，你这个应该也是开关型的吧，

作者: stevenyan198 时间: 2022-1-18 13:47
发现一枚高手!

作者: iceisee 时间: 2022-4-6 18:13
收藏细看，在网上搜时又转到坛里了

作者: raymond_au 时间: 2022-4-6 23:52
请问一下楼主那个调压和限流的可调电阻分别是多少K的？

作者: 闲逛pcie 时间: 2022-4-29 08:40

raymond_au 发表于 2022-4-6 23:52
请问一下楼主那个调压和限流的可调电阻分别是多少K的？

你都不看电路图的吗 10K

作者: bjy2005 时间: 2022-5-13 22:07
您好我按照图纸焊接完之后C4 和C6没焊接（找不到一样的电容）之后上电了。调压正常，但是短接调整电流的时候TIP142炸了。。。。
不知道是不是跟电容有关系呀。。

作者: win2003sp2 时间: 2022-5-15 02:01
进来学习一下

作者: chcheng 时间: 2022-5-26 21:58
收藏了，谢谢分享

作者: 触景情伤 时间: 2022-7-17 18:41
很好奇这种电源可调电阻出问题了电压会不会往上飙升…

作者: batx 时间: 2022-7-17 22:05
这个不错！不过这被动散热低压大电流时几十瓦的功耗会吃不消。

作者: llmm0o 时间: 2024-12-23 14:41
大神，可否出个200W左右的PCB？？

作者: llmm0o 时间: 2024-12-25 15:22
如果变压器整流后，用pwm开关调压(dc-dc)，是不是集合了开关电源的迟滞和波大的缺点？

作者: sun5320 时间: 2025-1-28 09:18
大家新年顺利

作者: 汇达电讯 时间: 2025-6-3 20:53
这个电路要是再加上恒流恒压充电指示灯就更好了

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