单电源（单绕组）从0V0A起调的线性稳压电源30V5A

phjzg

看到还有很多朋友对线性稳压电源感兴趣，比如：坛友拆机大王对：https://www.mydigit.cn/thread-282976-1-1.html 这个电路就细心研究了它。
但这个电路存在一个致命短板，变压器电压不能高，高了运放要损坏，但低了，30V5A 输出又不够。
还有坛友chenlifuyj 希望在明纬电源后面，再加一级线性稳压电源，以希望达到低纹波的要求，https://www.mydigit.cn/thread-187329-81-1.html    1615楼- 1621楼，和他讨论过。
明纬跟随应该能办到，但是线性电源想从 0V 0A 起调，没有负电源或其它跟随输出电压浮动的辅助电源，都比较难办。
经过思索，并且在Multisim模拟器中反复试验，修改多个元件值，搞出了下面这个电路。在Multisim中仿真非常完美，能从0V 0A起调，且不受输入电压的影响（最低不要低于8V) ,都能安全的工作，且在合适的输入电压下，能提供从0V 0A起调，直到30V 5A (还可以提高，只是受调整管的功耗耐压限制 ，如果要高电压大电流，只要换用高耐压的调整管，和并联多个功率管和高耐压的12V稳压调整管，及考虑电容的耐压等.适当修改下运放的采样电阻就行）

模拟中，变压器已经按真实环境的大致参数进行了修改，设定了圈数，直流电阻等等，经模拟测试，稳压稳流性能相当好，在30V 5A时，静态纹波显示约 0.5mV（p-p)（R14 R17从2K更换为15K后，这个纹波显示约1mV)。动态仿真，纯电阻5A负载，突然加上时，电压向下有约5mv的波动，极短时间（一个向下的尖脉冲）回复正常。撤离负载时，电压有向上约30mV波动然后向下再有约20mV波动，接下去回复正常，这个波动总时间约5ms。

然后模拟，在设定5V输出，空载时，直接接通交流电源(变压器次级电压约36V，整流滤波后约50V）。在接通交流开关后，输出电压从0 缓慢上升到设定值，时间约50ms。无明显过冲，(也许有，但是示波器此时要看整个上升过程，所以挡位设的高，看不出来，但有也最多是mV级别的)。关交流电源，开始还是平稳的原设定电压，不波动，后期才慢慢开始下降，直到降到极低，整个过程无过冲，总耗时要十几秒。
从目前模拟仿真来看，此电路是合理的，坛友如果有兴趣，可以试着做成实体电源试试。也希望大家在下面提出意见建议，一起讨论。


至于主调整管功耗问题，有多种办法，不在这里讨论。
补充：2021-12-14，考虑到真机中元器件的离散性，对调流能保证成功，对R14 R17 做了调整，综合考虑，为兼顾指示灯切换保持灵敏，各自调整到15K。附图1中为未修改。

附上电路图，供参考：


具体设计思路，电路原理在下面贴子有详述，一起复制到这里也好：
1，单电源输入，有可能输入电压比较高，所以运放工作电压用 Q5+D5来做12V稳压，7812类不合适，耐压也不够。12V运放控制电路的总耗电也相当小， 只有11mA左右，所以用简单稳压电路就可以。
2，利用 LM358 这类单电源运放，包括 LM324 这类共模输入可以到地的运放，那就可以不用负电压的辅助电源，也能使输出到0。且这类运放的最低输出也可以接近0。只是最高输出电压不到高轨。（Vcc-1.5V）不足就是速度慢，可能对瞬态响应有点影响。大家有没有更好的运放推荐？
3，关健的是Q1Q2调整管和Q3推动管及前面的小功率管Q4组成了一个PNP组合，这是成功的关键，可以用拉低Q4的基极电压来导通，从而使主调整管导通。（整个组合也可以用一个P沟道的MOS管来代替，只是S极在输入，D极输出，G和S极间加保护稳压二极管，其它可以不用大动）
4，运放U1A的的输出控制Q6的导通来控制调整管的输出。这样设计，运放就可以工作在低电压下，且也不需要运放工作电压浮动在输出电压上（商品可调电源都采用的方案），也就不需要和主电源的地电位独立的辅助电源。且如果运放工作电压太低，U1A无输出时，主输出电压也不会上冲，只是关闭输出。
5，稳压过程，就不必要细说了吧，给运放U1A正输入端一个通过电位器设定的正基准，R11 R19组成电压采样，送入负输入端，和电位器基准比较，取得稳压过程。
6，稳流过程，输出电流在R31上产生的负电压和R22 调流电位器设定的电压进行抵消，而U1B的负输入端的电压是固定的5mV（防止运放的失调电压影响调到0A），输出电流大了，R31上的负电压高了， 5 脚的电压被抵消一部份就降低了。正输入电压低，U1B的7脚的电压就低了，通过D6（换成肖特基可能更好，也可以把R14 R17增大，试验增加到20K都没问题）拉低U1A 输出送入Q6的电压，也即送到Q6的基极电压降低，Q6导通减小，输出电压下降，也就达到了限流的目的，限流和调流是一样的。
7，指示灯，在稳压状态，U1B还不起作用，输出为高电压，向LED2 CV指示灯供电。在U1B输出为低电平，进入限流后，12V电源通过R10和LED1 CC指示灯向运放流入，CC发光，CV熄灭。在转换过程中，有可能二个灯会同时亮，但这个过程很短，即进入限流的临界状态，仿真中，输出电流变化有0.01A/5A时（仿真中负载及电位器的变化，我设定在每步进变化在0.1%，所以没看到二灯同时亮的时候，可能设的再细些，有可能发生，且电流表探针的分辨率也只是0.01A，电位器每次步进0.1%，输出电流还看不到变化时），指示灯就完全切换了。而且限流发生时，U1B的7脚基本上在低电位（低于0.2V)）。换句话说，如果电源限流刚刚发生，U1A的输出电流有一部份要给U1B分流，输出电压会降低，因为输出电压的降低，通过电压采样，此时U1A输出电压会升高，而U1B又要拉低Q6的基极电压，通过二运放互想博弈，最后U1A输出电压到最高10.5V，所以此时，U1B 实际上输出已经是低电位（调流电位器从大到小，U1B输出从200mV降到74mV，如果D6用肖特基1N5817，则刚开始限流时，U1B输出约在580mV，不换肖特基，R14 R17换成20K，U1B输出在1.36V，换成各15K，U1B输出为1.02V，也都达不到CV灯发光条件，综合考虑换成各15K为宜），直到Q6的基极电压达到稳定。所以指示灯切换的临界状态也会很短暂，也有可能你根本看不到二灯同时亮的时候。反正在模拟中，临界状态时调流电位器每步进0.1%，批示灯都能成功切换。PS：刚刚重新做了模拟测试，调流电位器及负载每步进设为0.02%，都能切换成功，设为0.01%，每次步进好象没啥大变化（监控U1B的输出电压）。
8，C3 R18  C10 R28 组成阻容抑振，实机中，电容能小尽量小些，以提高电源的瞬态响应，模拟中，运放选用的是德州仪器的LM358N，抑振电容我弄小到几百P在某些电压电流点位要产生自激，一直到11n才不产生，所以设了22n。
9，检流电阻R31在负极的办法，对DIY玩家采用电压电流双显表有利，可以通过修改一些R32 R23电阻阻值来把电流表的采样电阻当作调流的检流电阻R31。其实整个工作原理类似于我们改装明纬电源，性质差不多。
附图2为更改了二个电阻阻值：

chenlifuyj

非常热心，太感谢了。

yhgwork

这原理图做过实物吗？还是只是仿真而已？

phjzg

yhgwork 发表于 2021-12-14 02:11
这原理图做过实物吗？还是只是仿真而已？

看贴不仔细，主楼写的很明白。瞧不上的，不感兴趣的，不懂电路原理的，完全可以无视。

phjzg

其实广受网友们追捧的小尚弟线性电源，如果辅助电源滤波电容容量较小，而主滤波的电容容量较大，在空载交流关机后的一定时间内，会产生一个电压上冲价段，这是因为他的电压控制采用的是运放拉电流的控制方式。一旦辅助电源的电压低于运放的工作电压，运放失控，如果此时主滤波电容上的电压还存在，那么辅助电源电容上残余电压会直接加到推动管基极，使调整管导通，输出电压上冲。
本电路在设计时，就充分认识到了这一点，所以电压控制采用的是运放输出电压来控制。以确保在输入电压上电和掉电时， 运放失控价段无电压输出。
而且在上电时，电压控制的运放输入脚上C8电容和R20电阻，还兼有缓启动功效，加上R26电阻一起又组成了电位器接触不好时产生的防电压抖动，特别是消除电压瞬间上冲。
再加上输入电压是用的同一个电源，12V稳压调整管，主调整管上都有反向的放电二极管，可以确保所有电容上的电压在失电时，能保持同步下降（后级不会高于前级1V以上）。

ksj197706

感觉楼主对电源越来越透彻了，

phjzg

ksj197706 发表于 2021-12-14 21:31
感觉楼主对电源越来越透彻了，

谢谢，过奖了，因为要单电源输入，电流也想能从0A起调，运放共模输入要选择能到 0 电压的，想不起能有什么便宜的高速运放。
TL082这类就不合适，到不了0 电位。LM 358 这类运放，不足就是动态响应差一点，速度慢嘛。
对于电流控制，采用拉电流，拉U1A的输出电流，且又能利用它来控制二个LED指示灯的切换。
考虑到运放的失调电压，所以在U1B的负输入端加上了 5mV的正偏置，以消除失调电压引起的无法调到0电流的情况。实机中，如果无法调到0A，且测试U1B输出已接近0V，那还可以把 R14 R17 适当加大一些(修改为各20K也没问题，10K-15K可以兼顾多个情况，比如指示灯的临界切换)。或者把D6换成低压降的肖特基管，使Q6 能完全关闭。
关键是Q4和Q3 Q2 Q1 等组成一个PNP组合，这样子所有的控制电路失效（器件损坏除外），输出只是关闭。
原来还想把Q1 Q2 Q3 Q4等用一个P沟道的MOS管来代替，但P沟的MOS管大功率的普遍价格高，耐压稍高一点的，Rds就大了，可选择的余地太小。所以放弃了P沟道 MOS管方案。

拆机大王

能否详细说说怎么改进的。还有电路分析，感谢

pxb8888

r32电阻的设置参数是什么

phjzg

拆机大王 发表于 2021-12-15 00:20
能否详细说说怎么改进的。还有电路分析，感谢

1，单电源输入，有可能输入电压比较高，所以运放工作电压用 Q5+D5来做12V稳压，7812类不合适，耐压也不够。12V运放控制电路的总耗电也相当小， 只有11mA左右，所以用简单稳压电路就可以。
2，利用 LM358 这类单电源运放，包括 LM324 这类共模输入可以到地的运放，那就可以不用负电压的辅助电源，也能使输出到0。且这类运放的最低输出也可以接近0。只是最高输出电压不到高轨。（Vcc-1.5V）不足就是速度慢，可能对瞬态响应有点影响。大家有没有更好的运放推荐？
3，关健的是Q1Q2调整管和Q3推动管及前面的小功率管Q4组成了一个PNP组合，这是成功的关键，可以用拉低Q4的基极电压来导通，从而使主调整管导通。（整个组合也可以用一个P沟道的MOS管来代替，只是S极在输入，D极输出，G和S极间加保护稳压二极管，其它可以不用大动）
4，运放U1A的的输出控制Q6的导通来控制调整管的输出。这样设计，运放就可以工作在低电压下，且也不需要运放工作电压浮动在输出电压上（商品可调电源都采用的方案），也就不需要和主电源的地电位独立的辅助电源。且如果运放工作电压太低，U1A无输出时，主输出电压也不会上冲，只是关闭输出。
5，稳压过程，就不必要细说了吧，给运放U1A正输入端一个通过电位器设定的正基准，R11 R19组成电压采样，送入负输入端，和电位器基准比较，取得稳压过程。
6，稳流过程，输出电流在R31上产生的负电压和R22 调流电位器设定的电压进行抵消，而U1B的负输入端的电压是固定的5mV（防止运放的失调电压影响调到0A），输出电流大了，R31上的负电压高了， 5 脚的电压被抵消一部份就降低了。正输入电压低，U1B的7脚的电压就低了，通过D6（换成肖特基可能更好，也可以把R14 R17增大，试验增加到20K都没问题）拉低U1A 输出送入Q6的电压，也即送到Q6的基极电压降低，Q6导通减小，输出电压下降，也就达到了限流的目的，限流和调流是一样的。
7，指示灯，在稳压状态，U1B还不起作用，输出为高电压，向LED2 CV指示灯供电。在U1B输出为低电平，进入限流后，12V电源通过R10和LED1 CC指示灯向运放流入，CC发光，CV熄灭。在转换过程中，有可能二个灯会同时亮，但这个过程很短，即进入限流的临界状态，仿真中，输出电流变化有0.01A/5A时（仿真中负载及电位器的变化，我设定在每步进变化在0.1%，所以没看到二灯同时亮的时候，可能设的再细些，有可能发生，且电流表探针的分辨率也只是0.01A，电位器每次步进0.1%，输出电流还看不到变化时），指示灯就完全切换了。而且限流发生时，U1B的7脚基本上在低电位（低于0.2V)）。换句话说，如果电源限流刚刚发生，U1A的输出电流有一部份要给U1B分流，输出电压会降低，因为输出电压的降低，通过电压采样，此时U1A输出电压会升高，而U1B又要拉低Q6的基极电压，通过二运放互想博弈，最后U1A输出电压到最高10.5V，所以此时，U1B 实际上输出已经是低电位（调流电位器从大到小，U1B输出从200mV降到74mV，如果D6用肖特基1N5817，则刚开始限流时，U1B输出约在580mV，不换肖特基，R14 R17换成20K，U1B输出在1.36V，换成各15K，U1B输出为1.02V，也都达不到CV灯发光条件，综合考虑换成各15K为宜），直到Q6的基极电压达到稳定。所以指示灯切换的临界状态也会很短暂，也有可能你根本看不到二灯同时亮的时候。反正在模拟中，临界状态时调流电位器每步进0.1%，指示灯都能成功切换。PS：刚刚重新做了模拟测试，调流电位器及负载每步进设为0.02%，都能切换成功，设为0.01%，每次步进好象没啥大变化（监控U1B的输出电压）。
8，C3 R18  C10 R28 组成阻容抑振，实机中，电容能小尽量小些，以提高电源的瞬态响应，模拟中，运放选用的是德州仪器的LM358N，抑振电容我弄小到几百P在某些电压电流点位要产生自激，一直到11n才不产生，所以设了22n。
9，检流电阻R31在负极的办法，对DIY玩家采用电压电流双显表有利，可以通过修改一些R32 R23电阻阻值来把电流表的采样电阻当作调流的检流电阻R31。其实整个工作原理类似于我们改装明纬电源，性质差不多。其它也没什么了，有些在上面贴子中也提到过，就不再说了。

phjzg

因为有坛友，对模拟仿真不屑一顾，希望能有大师伸手相助，帮忙设计个PCB板稿，最好是能直接发给立创的，我去打板试样做样机验证。因为本人实在对PCB设计无能为力，用洞洞板来搭建又太耗精力。故请愿意帮忙的坛友来做个设计，不胜感激。
对PCB设计我没啥大要求，大小形状都不限（当然能小尽量小，哈哈），只希望能全部用直插件的，不要用贴片的就行。年龄大了，眼睛不行。
电位器，大功率管，整流桥都可以外置，能弄上接插件最好，能单面板最好是单面板，调试时，替换元器件方便些，跳线也无妨，实在难走线，就双面板。

phjzg

pxb8888 发表于 2021-12-15 00:43
r32电阻的设置参数是什么

这个R32 和明纬 S350-27中的 R33 性质完全一样，电位器调定的基准电压，通过 R23 R32 再次进行分压才供给运放，这次分压在电源有输出电流时，下端是R33 产生的负电压。如果要计算，那就按电位器调到最高 2.5V，R31产生的最大负压 125mV（5A时)。运放输入端电压以 5mV 和电阻R23 一起进行分压计算。
R32=(0.13/2.495)*R23，结果是 729欧。实际上25毫欧的R31检流电阻上流过了除了负载电流外，还有泄压电阻R25及整个电路的工作电流，所以实际负压会稍大一点，模拟中，如果R32 设到 729欧，则输出电流最大为4.96A。为了最大电流能在5A上再高一点，所以设到了750欧。仿真结果最大电流是5.11A。

yanqiu

这个学习了，不错不错

人生涅槃

真是学习的好资料啊谢谢楼主

农村小伙

那个板子十多天前我买了，输入用的24伏交流环牛，输出只有25.7伏，后来用12伏交流试机突然就无输出了，今天换了三个081cp没管事，又换了一个1047好了，原理不太懂，玩的闹心

phjzg

农村小伙 发表于 2021-12-19 22:47
那个板子十多天前我买了，输入用的24伏交流环牛，输出只有25.7伏，后来用12伏交流试机突然就无输出了，今天 ...

坛友拆机大王对：https://www.mydigit.cn/thread-282976-1-1.html  研究过的这个电路？

农村小伙

phjzg 发表于 2021-12-20 01:21
坛友拆机大王对：https://www.mydigit.cn/thread-282976-1-1.html  研究过的这个电路？

对就是这个，应该是输入24伏交流，输出30伏3安，我用的120瓦环牛，原来双录输出24伏，测试空载电压28伏，怕损坏这个板子就拆除了几圈正好24伏，此时输出只有25.7伏，好几个人买的套件都这样不止我一个，这小东西貌似很容易坏

yzxky

复制下来了，等有空好好学学

phjzg

农村小伙 发表于 2021-12-20 08:59
对就是这个，应该是输入24伏交流，输出30伏3安，我用的120瓦环牛，原来双录输出24伏，测试空载电压28伏， ...

他这个电路，我和拆机大王在他那个贴子中有讨论，你可以去看一下。

liquidator

那个板子要用性能更好的运放。