自制可调稳压电源.doc

DIY日记——0-30V可调线性稳压电源
作为一名电子爱好者,平时喜欢做一些电子小制作,在电路调试和制作过程中经常为电源犯愁,有时候为了调试一个简单的电路而单独搭一个电源,这样即费时又消磨DIY的兴致。最近本人利用手头一些闲置零件,自己打造了一台“MINI”型直流0-30V可调稳压电源。现将整个DIY过程与大家分享。

(图1)
本人在深圳工作时买了几个大小不一的铝合金外壳(当时看到这些外壳挺漂亮就买了,一直闲置着),其中一个较大一点的外壳尺寸为:134x106x55mm。家里还闲置了一个功率约30W左右的小变压器(该变压器是从旧黑白电视机上拆下来的,有8V和18V两组输出),其厚度还刚好能装到这较大尺寸的铝合金外壳内。既然这么巧合,想不“撮合”它们都找不到理由了。那接下来就是考虑稳压电路部分了,0-30V可调稳压电路可以通过以下几个方案来实现:
采用运放加大功率管来实现(市面上很多批量生产的可调稳压电源都采用这种方案),该方案使用的材料非常低廉,但线路复杂不适合手工搭板;
采用LM723专用电源稳压IC加大功率管来实现,该方案比较成熟,线路也比较简单,但LM723比较难买,需要到电子市场去找或邮购;
采用LM317/338电源稳压IC,该方案线路非常简单,但按其典型应用电路接法,,要想0V起调必须加一个稳定的负电压基准来修正,一些电子杂志上也有人在LM317输出端串联2个二极管来降压,达到调“0V”的目的,这是初学的菜鸟们讨论的问题,大家心知肚明就行了;
采用TL431电源稳压IC加大功率管来实现,该方案也具有线路简单的优点,但也同样遇到LM317不能调“0V”的问题;
采用LM2576-ADJ开关型稳压IC来实现,该方案也具有线路简单、效率高等优点,但也同样遇到输出不能调“0V”的问题和电感线圈比较难加工;
通过一番权衡利弊后,决定采用LM317的方案,刚好手头还有几个闲置的LM317T,“量身”设计的完整电路如图2所示。
(图2)
主要元气件参数资料:
尽管LM317我们已经非常熟识了,但还是翻阅一下LM317的PDF资料比较稳妥,其中几个比较重要的参数如下:
输入与输出端最高压差为:40V(很多人误认为是输入最高电压为40V);
输入与输出端最小工作压差:3V;
输出电压范围:-37V范围内连续可调(其实只要保证前一项条件,其输出范围的上限是可以扩展的);
最大输出电流:(LM317T TO-220封装);
输出最小负载电流:5mA;
基准电压VREF:;
工作温度范围为:0-70℃;
LM317T TO-220封装引脚排列如图3所示:
(图3)
为了让LM317T输出0V起调,该电路设计时增加了一个由TL431构成的-,TL431相信大家也是非常熟识,它是三端可调并联型稳压IC,详细资料可参考:安森美的《TL431中文手册》。在本列电路应用中,我们比较关心的几个参数如下:
参考电压VREF: ±%(25℃);
最大阴极电流范围:-100mA至+150mA;
最小阴极电流:;
最大额定功耗: (TO-92封装);
TL431内部结构和引脚排列如附图4所示;
TL431的典型应用电路如图5所示;
(图4)
(图5)
工作原理:
如图2所示,220V市电通过S1和F1连接到变压器的输入端,经过变压后分别输出:18V、8V、10V、3V(其中10V和3V绕组是自己以手工穿线的方式加绕的)四组电压,为了降低LM317T的功耗提高电源效率,采用了2个继电器的3级换档电路,换档电路如图6所示,电源输出电压V+加在W2的两端,当W2的滑动触片上获得的分压低于U4的VREF()电压时,U4的K、A之间只有微弱的维持电流,J1因得不到足够高的工作电压,其常开触点断开,8 VAC绕组通过J1和J2的常闭触点对后级电路供电;当W2的滑动触片上获得的分压高于U4的VREF()电压时,U4的阴极电流剧增使J1得到足够工作电压,其常开触点吸合,18 VAC绕组通过J1常开触点和J2的常闭触点对后级电路供电。由W3、J2和 U5构成的另一级换档电路工作原理类同(可能有人会说换档电路也可以用运放来实现,当然是可以的,只是电路要复杂一点,要是做产品需要考虑成本我会用运放,但偏
(图6)
偏我是懒人不喜欢做复杂的事)。经过换档输出依次得到8VAC、18 VAC、26 VAC电压,经过D1-D4整流,C1、C2滤波后对应得到:、、。由U1、R1、R2、W1组成LM317T的典型稳压电路,D5、D6构成LM317T防短路保护电路