探讨0-30v 2ma-3a可调电源原理图，发明这个电路图的人真是个天才

拆机大王 · 发表于 2021-11-1 13:51:28

如上图是一个0-30v的可调电源的原理图。
发明这个电路图的人，真是个天才。

学习成果如下，如果有不对，请指正。
运放轨到轨的因素不考虑，高低电平指的就是运放输入的正负电压。

三个TL081运放的大概作用如下：

U1:提供5v基准，输出11.2v电压
U2:电流调节
U3:电压调节

下面说说3个运放的具体情况。
U1:
=====================================

2,6腿连了D8稳压管，提供5.6v左右的电压基准
3,6腿由于运放的虚短理论，R5上也存在一个5.6v基准电压
那么6腿上，由于2个5.6v电压的叠加，最终输出11.6v的电压

U3:
======================================

2腿反向输入接地，
3腿通过P2可调电阻，上半边通过R18接入5.6v基准，下半边接入R7（0.47欧）的电流检测负压大概1.4v
最终正负电压在3腿上叠加，会有一个-1.4v~5v的输入电压
如果3腿>2腿电压，输出30v高电平,说明电流没超过3A，这时候U3不起作用
如果3腿<2腿电压，输出-5v低电平,说明电流远超3A，进入恒流模式，这时U3的输出起2个作用
作用1：通过R20拉低Q3的导通电压，Q3导通，D12的LED开始发光，指示灯提示进入恒流模式
作用2：通过D9，这时候D9的方向是正确的，因为这时候输出-5v，通过D9吸入电流，拉低U2的3腿电压，这个后面再聊

U2:
======================================
3腿正向输入有2路，
1路：通过U3输出经过D9的-5v~0v限流电压
2路：通过U2输出经过P1，R8 输出倍压0-11.6v可调基准电压
2路电压进行叠加，会生成一个-5v-11.6v的正向输入参考电压
2腿反向输入通过R11,R12(27k,56k)组成一个正向放大电路，放大倍数3倍左右，输出电压大概是-5~33v
由于负电压输入最大为5v，不考虑轨到轨，最低电压最多输出-5v
1腿，5腿，通过RV1,R10进行调零，将-5v调整为0v，最终实现运放的0v最低电压输出
6腿输出电压，经过R15，输入到Q2的输入端，Q2导通，Q2导通后通过R16来推动Q4进行调整输出。

3个运放基本说完了，现在说说其他的。
Q3：这个恒流LED开关三极管，这个三极管是PNP型的，所以输入电流为负时导通。
U3输出高电平，没有进入恒流状态时，Q3输入通过R19进行上拉，电压大概30v，这时候Q3不导通
U3输出低电平-5v，进入恒流状态时，Q3输入端电流会经过R20形成负压，Q3就会导通，D12指示灯LED发光，限流电阻为R22

D9:U3输出为-5v的时候，U23腿的电压会经过D9流向U3的输出6腿，从而拉低U2的3腿输入电压。
所以说D9的方向是正确的。如果U3的6腿输出为高电平，D9可以防止输出电压与U1的11.6v电压进行叠加。

Q1:Q1为关机时的C7输出滤波电容泄放电路，防止关机时C7的滤波电容放电过慢。
R13为输入上拉电阻，R14为输入下拉电阻。
R14在正常运行时为-5v，R13上大约为30v，这个时候由于下拉电阻的作用，Q1截止
当关机时，R14的-5v消失，由于大水塘输入电容的存在R13上的30v电压还继续存在，这时候相当于R14被断开，Q1导通
导通后，正电压通过D10，经过R15限流，经过Q1集电极进入发射极，经过R7流入电容C7的负极，放电完成。

关于-5v的运放负压VEE
图纸左下角是一个电荷泵的负压电路。
由D7提供一个5.6v的稳压，由变压器50hz提供一个电荷泵充电。
反复正反充电后，在R3上形成一个-5v的负点，用于运放调0v操作。

现在问题是Q2，和Q4，到底是个什么样的放大和推动关系呢？

LC十字路口 · 发表于 2024-5-2 10:42:14

先藏起来有空慢慢看

tan44098dao · 发表于 2022-11-5 03:25:06

看不清，模糊的身影

win2003sp2 · 发表于 2022-8-15 00:43:19

学习一下又学到了

75779253 · 发表于 2022-8-14 03:40:24

东北男人发表于 2022-2-10 21:45
在其他论坛看见的改进图

其它论坛的链接有吗？

东北男人 · 发表于 2022-2-10 21:45:27

在其他论坛看见的改进图

BH3QLK · 发表于 2022-1-10 12:13:48

phjzg 发表于 2021-11-2 00:25
这个电路的设计思路是比较独特，不过，问题还是存在的，整流滤波后最高电压不能超过37V。以高电压的TL081H ...

您说的很有道理！

因为爱，才有了 · 发表于 2021-12-13 20:07:37

先藏起来有空慢慢看

农村小伙 · 发表于 2021-12-13 19:51:07

icec 发表于 2021-11-2 06:40
帮你找了个清晰的.

因为我也有个同款的:lol:

我也买了一套，电压最高25.7伏，输入交流24伏电源

phjzg · 发表于 2021-11-2 14:53:49

本帖最后由 phjzg 于 2021-11-2 17:28 编辑

拆机大王发表于 2021-11-2 14:51
辅助电源的310v大电容如果直接跟明纬的300v并联的话。
辅助电源就缺失了EMI电路，辅助电源会不会干扰到明 ...

辅助电源功率小，没什么影响的，EMI主要抑制对外界的干扰以及外界对电源的干扰，明纬的总输入中有。ATX电源中，也有个辅助电源，它的供电就直接取自主整流的全桥输出，也没有什么再针对辅助电源另加EMI。

拆机大王 · 发表于 2021-11-2 14:51:27

phjzg 发表于 2021-11-2 14:42
明纬改时，辅助电源的输入，最好不要直接从220V接入，因为需要和主板上的300V直流高压同步。
而辅助电源 ...

辅助电源的310v大电容如果直接跟明纬的300v并联的话。
辅助电源就缺失了EMI电路，辅助电源会不会干扰到明纬。

phjzg · 发表于 2021-11-2 14:42:15

拆机大王发表于 2021-11-2 14:11
看来缺点还是挺多的。
最近在学习您的大作，准备改一个350-27.
学习了不少资料，我在想能不能有一个完整 ...

明纬改时，辅助电源的输入，最好不要直接从220V接入，因为需要和主板上的300V直流高压同步。
而辅助电源板上的220V整流桥拆不拆都可以。可以不拆直接把辅助电源的220V接到主板上的300V直流（即明纬的大电容上），拆掉，直接把辅助电源的300V接到明纬的300V是完全同步，且如果可能，可以剪掉辅助电源上的整流桥部份，辅助电源300V滤波电容可以换小一点，体积就更小。

拆机大王 · 发表于 2021-11-2 14:11:54

phjzg 发表于 2021-11-2 13:58
用三端稳压块是可以保护运放，情况会改善一点，但是运放的最高输出电压也更低了。按我上面推算，最高电压 ...

看来缺点还是挺多的。
最近在学习您的大作，准备改一个350-27.
学习了不少资料，我在想能不能有一个完整的整合帖子。
特别是针对辅助电源怎么接线的。
因为看了很多都不太明白，辅助电源到底是连载明纬的电容上，还是独立220v接线
或者是把辅助电源的整流桥拆了并在明纬的电容上
或者是不拆整流桥。。。。

phjzg · 发表于 2021-11-2 13:58:44

本帖最后由 phjzg 于 2021-11-2 18:38 编辑

拆机大王发表于 2021-11-2 09:57
用一颗7824或者其他稳压24v的三端稳压管，给TL801供电是否可以让运放运行在安全电压范围内呢？ ...

用三端稳压块是可以保护运放，情况会改善一点，但是运放的最高输出电压也更低了。按我上面推算，最高电压也只能在21V了。你提到用三端稳压块给运放保护。可以把给运放的稳压电压提高到33V, 加上负电压5V，让运放电源电压运行在38V。运放用TL081H (极限电压42V）或UA 741(极限电压44V）。
那样整流滤波电压可以高一点，调整管最小压差在足够的情况下（比如带载后滤波电容上能有33-35V以上），那可以满足最高30V 3A输出。
如果运放用普通的比如TL081CP（最高电压36V)，那把给运放的稳压电压弄到30V（电源输出最高带载电压可以到27V左右）。

还有换用高压运放，比如 TLE2061 OPA454 等耐压70V以上的，就没问题，也可以不用对运放进行过压保护。
但还有个问题，就是因为这电路的变压器没有进行次级电压切换，所以在整个调压范围内，整流滤波电压不变（除了带载和空载的电压有变化）
因此如果要满足输出30V 3A。那带载后的整流滤波电压至少要35V。然后我们如果调低电压到5V，甚至更低时，输出还是3A电流，那么35-5V ，在调整管上将有30V压降，此时调整管的功耗达90W，单个三极管恐难胜任，还需要适当的散热器+风扇来处理在低电压，额定电流输出时，调整管的发热。

拆机大王 · 发表于 2021-11-2 09:57:41

phjzg 发表于 2021-11-2 00:25
这个电路的设计思路是比较独特，不过，问题还是存在的，整流滤波后最高电压不能超过37V。以高电压的TL081H ...

用一颗7824或者其他稳压24v的三端稳压管，给TL801供电是否可以让运放运行在安全电压范围内呢？

icec · 发表于 2021-11-2 06:44:27

cptank 发表于 2021-11-1 14:50
Q3就是驱动恒流指示灯的，与Q4没有关系，恒流是通过调节输出电压来实现的。Q2与Q4组合相当于达林顿管 ...

准确的说恒流部分是通过d9拉低输出电压的基准进而降低输出电压来实现的

icec · 发表于 2021-11-2 06:40:18

拆机大王发表于 2021-11-1 15:08
图被压缩了，用附件又上了一张图。貌似也压缩了，不过没这么严重。

帮你找了个清晰的.

因为我也有个同款的:lol:

phjzg · 发表于 2021-11-2 00:25:44

本帖最后由 phjzg 于 2021-11-2 02:00 编辑

这个电路的设计思路是比较独特，不过，问题还是存在的，整流滤波后最高电压不能超过37V。以高电压的TL081H 为例，它的极限最高电源电压42V，其它后缀的极限电压还要低一点（TL081CP就不允许超过36V文档上写明：单电源电压大于36V，双电源电压超过±18V，会永久性损坏设备.)。现在图上的运放都工作在正滤波电压+负5V间，假如整流滤波后的电压是37V，那运放的工作电压已经是极限42V了。市电电压波动，就很容易使运放的工作电压超标。
还有因为运放的输出电压是电源电压减去1.5V，加上Q2 Q4 的基射压降，所以调整管的最小压差不得小于3V。同时因为整流滤波的电压有峰值和谷底。
实际压差还要大些，或者说，压差小后，输出纹波就会增大（谷底的电压稳不住。输出也会出现低谷），除非滤波电容非常大，谷底峰值不明显。否则最低压差至少要留出5V。那么这样算下来，输出电压最高只能到32V（空载时)。然后因为变压器有内阻，在带载和空载时，整流滤波电容上的电压会有很大的变化，考虑空载时滤波电容上的电压不能超过37V。再考虑市电波动，电压升高时，对运放的耐压产生问题，变压器的电压还得降低。意味着最高输出电压也还要降低。

作为一稳压电源，一是要保证在市电电压变化时，输出不变，市电范围在220V基础上按正负10%要求是要满足的(198V-242V），同时要保证在空载和负载时，输出电压不变。至少要保证额定电流下的稳定性和纹波不能太大。

本人实测过几个工厂成品电源，在负载时的整流滤波电压约为空载时整流滤波电压的72-78%。我们先按变压器做的较好，估算负载后的整流滤波电压是空载时的80%来计算。
先按市电最高按242V估算，因为运放耐压关系，此时允许空载最高滤波电压为37V,带载后按80%估算: 带载后的整流滤波电压为29.6V，那此时最高负载输出电压约为25V。

如果变压器是按市电242V时，空载整流滤波电压不超37V精确绕制，那再粗略估算下这变压器在市电198V时，空载时的滤波电压只有30.3V。
此时再带载，那么滤波电容上的电压只有24.2V。为了满足上面提到的最小压差要求，意味着在市电电压比较低时，最高负载输出电压，只能到19V。
而实际应用时，我们总不会把元器件应用到极限下，肯定还是要留出一点余量，所以实际上，这电路是无法满足30V输出的，精确设计下变压器，输出电压用到20V还算是勉强。或者说20-30V这段不考虑稳压性能，只起限压作用还行。

如果用TL081CP，运放最高电压按36V计算，会发现能用的带载电压更低，按上面的再估算下，在198V市电时，大概只能输出15V左右带载电压。
以上计算都是粗略估算。