這種多用途通用電源在 2 至 5 伏電壓范圍內(nèi)可產(chǎn)生高達(dá) 20.1 安培的電流，在 25-0 伏電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)40.安培的電流。任一輸出選項(xiàng)的電流限制在整個(gè)范圍內(nèi)都是可變的。

電源主要規(guī)格：

理想的電源必須提供在很寬范圍內(nèi)可變的電壓，并且無(wú)論線路電壓或負(fù)載差異如何，該電壓都保持在設(shè)定電壓內(nèi)。

電源還必須在整個(gè)輸出端避免短路，并能夠限制負(fù)載電流，以確保器件不會(huì)因故障情況而損壞。

這個(gè)特殊的項(xiàng)目解釋了一種電源，該電源設(shè)計(jì)用于在高達(dá) 2 伏時(shí)提供 5.18 安培（在較低電流下高達(dá) 20 伏）。同時(shí)，一些基本的修改將使電源在40.1 安培時(shí)提供高達(dá) 25 伏的電壓。

電源電壓可在零和最高可用范圍之間調(diào)節(jié)，并且電流限制也可以在規(guī)定的全范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。電源的工作模式通過兩個(gè) LED 指示。

電壓控制旋鈕附近的一個(gè)顯示設(shè)備是否處于正常的電壓調(diào)節(jié)設(shè)置，電流限制旋鈕附近的一個(gè)顯示設(shè)備是否處于限流模式。此外，大儀表顯示開關(guān)選擇的電流或電壓輸出。

設(shè)計(jì)特點(diǎn)

在我們的初步設(shè)計(jì)階段，我們研究了不同類型的穩(wěn)壓器以及每種穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，以便能夠選擇具有最高成本效益功能的穩(wěn)壓器。具體戰(zhàn)略及其特點(diǎn)可歸納如下。

并聯(lián)調(diào)節(jié)器：

這種布局主要適用于大約 10 to_15瓦的低功率電源。它提供出色的調(diào)節(jié)性能，并且具有內(nèi)部抗短路功能，但在空載條件下會(huì)消耗其所能處理的全部功率。

串聯(lián)穩(wěn)壓器。

該穩(wěn)壓器適合大約 50 瓦的中等功率電源。

它可能并且用于更高的電源，盡管散熱可能是一個(gè)問題，特別是在低輸出電壓的非常高的電流下。

調(diào)節(jié)性好，一般輸出噪聲小，成本相對(duì)較小。

SRC 調(diào)節(jié)器：

該穩(wěn)壓器非常適合中高功率用途，具有低功耗，但輸出紋波和響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)不如串聯(lián)穩(wěn)壓器。

SCR前置穩(wěn)壓器和串聯(lián)穩(wěn)壓器。

SCR 和串聯(lián)穩(wěn)壓器的最佳功能與用于中高功率應(yīng)用的這種電源電路結(jié)合在一起。采用 SCR 前置穩(wěn)壓器來確保比推薦電壓高約 5伏的大致穩(wěn)壓電源，并配有合適的串聯(lián)穩(wěn)壓器。

這減少了串聯(lián)穩(wěn)壓器的功率損耗。但是，建造成本要高得多。

開關(guān)穩(wěn)壓器。

該技術(shù)也適用于中高功率應(yīng)用，在穩(wěn)壓器中提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的調(diào)節(jié)和低功耗，但構(gòu)造成本高昂，并且輸出端具有高頻紋波。

開關(guān)模式電源。

該穩(wěn)壓器是最成功的技術(shù)，可整流電源，以 20 kHz甚至更高的頻率運(yùn)行逆變器。為了降低或提高電壓，通常采用低成本鐵氧體變壓器，其輸出經(jīng)過整流和濾波以獲得首選的直流輸出。

線路調(diào)節(jié)非常好，但它肯定有一個(gè)缺點(diǎn)，即它不能方便地作為可變?cè)磻?yīng)用，因?yàn)樗皇窃谙鄬?duì)較小的范圍內(nèi)具有適應(yīng)性。

我們自己的設(shè)計(jì)

我們最初的設(shè)計(jì)原則是 20 到 5 安培輸出時(shí)大約 10 伏的電源。

話雖如此，考慮到現(xiàn)成的穩(wěn)壓器種類以及成本，選擇將電流限制在2.5安培左右。

這種方法幫助我們采用了串聯(lián)調(diào)節(jié)器，這是最具成本效益的型號(hào)。良好的調(diào)節(jié)以及可調(diào)節(jié)的電流限制功能是必要的，此外，還選擇了電源在幾乎為零伏的電壓下完全可行。

為了獲得最終認(rèn)證，必須使用零伏輸入運(yùn)行的負(fù)電源軌或比較器。與使用負(fù)電源軌相反，我們決定使用CA3l30 IC運(yùn)算放大器作為比較器。

CA3l 30 需要單電源（最大 15 伏），一開始我們使用電阻器和 l 2 伏齊納來獲得 12 伏電源。然后，基準(zhǔn)電壓由另一個(gè)電阻器和一個(gè) 5伏齊納二極管從該齊納二極管電源產(chǎn)生。

據(jù)信，這將為基準(zhǔn)電壓提供足夠的調(diào)節(jié)，但實(shí)際上整流器的輸出被確定為從21伏到29伏，加上在12伏齊納二極管上發(fā)生的一些紋波和電壓開關(guān)，結(jié)果，最終鏡像到5伏齊納基準(zhǔn)。

由于這個(gè)原因，12 伏齊納二極管已被 lC 穩(wěn)壓器取代，以解決此問題。

對(duì)于所有串聯(lián)穩(wěn)壓器，串聯(lián)輸出晶體管從布局的特性來看，應(yīng)該消耗大量的功率，特別是在低輸出電壓和高電流下。對(duì)于這個(gè)因素，一個(gè)體面的散熱器是結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

工業(yè)散熱器非常昂貴，而且連接起來往往具有挑戰(zhàn)性。因此，我們創(chuàng)造了自己的散熱器，它不僅更實(shí)惠，而且功能比我們一直在考慮的商業(yè)變體要好得多 -

更容易連接。

然而，在滿載時(shí)，散熱器繼續(xù)溫暖運(yùn)行，變壓器也是如此。在高電流低壓環(huán)境下，晶體管甚至可能變得太嘶嘶作響而無(wú)法觸摸。

這是相當(dāng)正常的，因?yàn)樵谶@些情況下，晶體管仍然在其選定的溫度范圍內(nèi)工作。

與任何高度規(guī)范的供應(yīng)一起，穩(wěn)定可能是一個(gè)困難。為此，電壓調(diào)節(jié)工作模式包括電容器C5和C7，以最小化高頻下的環(huán)路增益，從而避免電源振蕩。

C5 的值已被選中，以便在穩(wěn)定性和反應(yīng)周期之間理想地徘徊。當(dāng)C5的值太低時(shí)，反應(yīng)速率增加。

然而，存在缺乏穩(wěn)定性的可能性更大。LF反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，過度增加。在限流模式下，C4完成相同的功能，并且實(shí)現(xiàn)與電壓場(chǎng)景完全相同的意見。

由于電源具有相對(duì)高電流輸出的能力，因此無(wú)疑可能會(huì)在輸出端子的接線上出現(xiàn)一些壓降。這是通過一組獨(dú)立的引線檢測(cè)輸出端子上的電壓來補(bǔ)償?shù)摹?/p>

盡管該電源主要為 20 伏，電流為 2.5 安培，但最終建議使用完全相同的電源，以 40.1 安培提供 25伏電壓，這可能更適合許多最終用戶。

這可以通過修改整流器的設(shè)置和改變一些組件來實(shí)現(xiàn)。一些想法被交給了創(chuàng)建可切換的供應(yīng)，但是額外的復(fù)雜性和價(jià)格在某種程度上被忽視為有利。

因此，您基本上需要選擇與您的需求相匹配的配置，并根據(jù)需要構(gòu)建供應(yīng)。

可訪問的最大穩(wěn)壓可能受到穩(wěn)壓器輸入電壓過低（超過 18 伏和 2.5 安培）的限制，也可能受到 R14/R15 之比和基準(zhǔn)電壓值的限制。（輸出 =R14+R15/R15 ）V 參考文獻(xiàn)

由于 ZD1 的公差，可能無(wú)法訪問完整的 20 伏（或 40 伏）。如果確定為類似情況，則必須將R14增加到隨后的有利值。

由于價(jià)格合理，因此已為電壓和電流控制提供了單圈電位器。然而，如果需要電壓或電流控制的精確設(shè)定性，則應(yīng)使用十圈電位計(jì)作為替代品。

工作原理

240 伏電源通過變壓器降壓至 40 Vac，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)電源，整流至 25 或 5 Vdc。

該電壓實(shí)際上是適中的，因?yàn)閷?shí)際電壓在空載時(shí)的 29 伏（58 伏）到滿載時(shí)的 21 伏（42 伏）之間會(huì)有所不同。

在這兩種情況下都使用相同的濾波電容器。它們并聯(lián)用于您的 25 伏型號(hào) （5000uF），并用于 50 伏型號(hào) （1250uF）。在 50伏型號(hào)中，變壓器的中心抽頭將耦合到電容器的中心抽頭，從而保證準(zhǔn)確的電壓。電容器之間共享。該設(shè)置還向穩(wěn)壓器 lc 提供 25 伏電源。

穩(wěn)壓器本質(zhì)上是一種串聯(lián)類型，其中串聯(lián)晶體管的阻抗以這樣的方法進(jìn)行控制，即整個(gè)負(fù)載中的電壓保持在預(yù)定值。

晶體管Q4消耗大量功率，特別是在低輸出電壓和高電流下，因此安裝在產(chǎn)品背面的散熱器上。

晶體管Q3為Q4帶來電流增益，這種協(xié)作性能類似于高功率，高增益的PNP晶體管。25 伏通過集成電路穩(wěn)壓器 ICI 降低到 12 伏。該電壓通常用作CA3130 lc 的電源電壓，并通過齊納二極管 ZDI 將其進(jìn)一步降低到 5.1 伏以用作基準(zhǔn)電壓。

電壓調(diào)節(jié)由lC3進(jìn)行，檢查由RV3（O至5.1“伏）確定的電壓，輸出電壓除以R14和R15。分頻器提供 4.2（O 至 21 伏）或八（0 至 40

伏）的分頻。

另一方面，在高端，可獲得的電壓被限制在穩(wěn)壓器在高電流下設(shè)法失去控制的程度，因?yàn)橥ㄟ^濾波電容的電壓達(dá)到輸出電壓，并且還可能發(fā)現(xiàn)一些100

Hz紋波。IC3的輸出調(diào)節(jié)晶體管Q2，隨后控制輸出晶體管Q5，無(wú)論線路和負(fù)載差異如何，輸出電壓都保持一致。1.2V基準(zhǔn)電壓源提供給Q1至Q《》的發(fā)射極。

該晶體管實(shí)際上是一個(gè)緩沖級(jí)，用于抵消 5.1伏線路的負(fù)載。電流控制由IC2進(jìn)行，IC1使用負(fù)載電流在R0周圍產(chǎn)生的電壓析-RV55（O至7.《》伏）確定的電壓。

如果在RV0上定義25.1伏，并且從電源獲取的電流很小，則IC2的輸出將接近12伏。這導(dǎo)致 LED 2 亮起，因?yàn)?Q1 的發(fā)射器為 5.7伏。

因此，該 LED表示該電源在穩(wěn)壓器模式下工作。然而，LF驅(qū)動(dòng)的電流升高時(shí)，R7周圍的電壓略高于0.25伏（在我們的圖中），IC2的輸出可能會(huì)下降。一旦IC2的輸出降至約4伏以下，Q2開始通過LED3和D5關(guān)閉。這樣做的結(jié)果是最小化輸出電壓，以使整個(gè)R7的電壓無(wú)法浪涌更多。

當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，電壓比較器IC3試圖解決這個(gè)問題，其輸出飆升至12伏。然后IC2消耗更多的電流來彌補(bǔ)，該電流使LED3發(fā)光，這意味著電源在限流模式下工作。

為了確保精確調(diào)節(jié)，電壓檢測(cè)端子被輸送到輸出點(diǎn)，獨(dú)立于傳輸負(fù)載電流的輸出點(diǎn)。該儀表包括一毫安的移動(dòng)，并讀取輸出電壓（立即沿著輸出端子）或電流（通過“測(cè)量R7周圍的電壓”），從前面板開關(guān)SV2中選擇

40V電源電路的PCB布局

建設(shè)

必須使用這種0-40V可變電源電路的建議PCB布局，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化了。

元件必須放在電路板上，確保二極管、晶體管、lc 和電解器件的極性正確。BDl40 （Q3） 的安裝方式必須使使用金屬表面的一側(cè)沿 lCl

方向?qū)χ?。如圖所示，必須將一個(gè)小散熱器固定在晶體管上。

如果使用詳細(xì)的金屬制品，則必須采用裝配安排。

a） 將前面板連接到框架的前部，并通過安裝儀表將它們相互螺栓連接。

b） 將輸出端子、電位器和電表開關(guān)固定在前面板上。

c） LED 的陰極（我們應(yīng)用）由機(jī)身內(nèi)的凹口指定，當(dāng) LED 安裝在前面板上時(shí)無(wú)法注意到。

如果這聽起來與您的情況相符，請(qǐng)將陰極端子稍微縮小以識(shí)別它們，然后將 LED 安裝到位。

d） 將電線（約 180 毫米長(zhǎng)）焊接到變壓器的 240 伏端子上，用膠帶絕緣端子，然后將變壓器連接到框架內(nèi)。

f） 安裝電源線和線夾。連接電源開關(guān)，絕緣端子，然后將開關(guān)連接到前面板上。

g） 固定散熱器并使用幾個(gè)螺栓將其擰到框架的背面 - 然后使用絕緣墊圈和硅脂安裝功率晶體管。

h） 使用 10 毫米墊片將組裝好的 PCB 安裝在框架上。

i） 連接變壓器次級(jí)、整流二極管和濾波電容器。二極管引線足夠剛性，不需要任何額外的支撐。

j）

涉及電路板和開關(guān)的接線現(xiàn)在可能通過前面板圖中帶有匹配字母的連接點(diǎn)和組件覆蓋圖中的連接點(diǎn)進(jìn)入。唯一需要建立的是校準(zhǔn)儀表。將原裝電壓表連接到電源的輸出控制，以便外部?jī)x表破譯

1 5 伏（或替代設(shè)置上的 30 伏）。

擬議的 40V 2 安培電源電路的零件清單