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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
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
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
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
鼠标放在元器件上就能高亮显示编号
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
假负载电阻和精密检流电阻
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
元器件就那么几个
背面有接线标识
下面是一些实拍测试图
允许短路调流
最低电压从0起调
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
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
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
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
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
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
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雷达卡
发表于 2020-4-24 14:34:42
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千斤顶
楼主
发表于 2020-4-24 17:07:41
