防爆波啊哲
作为一名电子爱好者,平时喜欢做一些电子小制作,在电路调试与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(当时瞧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(该变压器就是从旧黑白电视机上拆下来的,有8V与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”它们都不到理由了。那接下来就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:织造方法
1) 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;
莲子脱皮机
2) 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,需要到电子市场去或邮购;
3) 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,输出最低只能调到1、25V,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L M317输出端串联2个二极管来降压,达到调“0V”的目的,这就是初学的菜鸟们讨论的问题,大家心知肚明就行了;
4) 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;
5) 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”的问题与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。
主要元气件参数资料:
尽管LM317我们已经非常熟识了,但还就是翻阅一下LM317的PDF资料比较稳妥,其中几个比较重要的参数如下:
1、 输入与输出端最高压差为:40V(很多人误认为就是输入最高电压为40V);
2、 输入与输出端最小工作压差:3V;
3、 输出电压范围:1、25V-37V范围内连续可调(其实只要保证前一项条件,其输出范围的上限就是可以扩展的);
4、 最大输出电流:1.5A(LM317T TO-220封装); 5、 输出最小负载电流:5mA;
6、 基准电压VREF:1、25V;
7、 工作温度范围为:0-70℃;
8、 LM317T TO-220封装引脚排列如图3所示:
(图3)
吸咪头
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-2、5V基准电源,TL431相信大家也就是非常熟识,它就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:1. 参考电压VREF:2、5V ±0、4％(25℃);
2. 最大阴极电流范围:-100mA至+150mA;
3. 最小阴极电流:0指纹识别模块、5mA;
4. 最大额定功耗:0、7W (TO-92封装);
5. TL431内部结构与引脚排列如附图4所示;
(图5)
工作原理:
如图2所示,220V市电通过S1与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与3V绕组就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(2、5V)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与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(2、5V)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常开触点与J2的常闭触点对后级电路供电。由W3、J2与 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,当然就是可以的,只就是电路要复杂一点,要就是做产品需要考虑成本我会用运放,但偏
医用泡棉(图6)
偏我就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:11、3V、25、5V、36、8V三档电压。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。其输出电压计算公式为:
Vo≈VREF{1+(W1+R2)/R1}-2、5V
式中减2、5V就是因为W1的低端没有接V-上,而就是接在由U3(TL431)与R6构成的-2、5V
基准上。变压器3V绕组经过DB2与C6整流滤波后得到4、2V左右的直流电压,该电压正端与地相连形成负电压,该电压通过限流电阻R6加在U3上,这里U3(TL431)接成了图5中第一种典型应用电路,故VKA=VREF=-2、5V基准。图2中Q1、U2A、R3、R4、R5、W2等构成恒压至恒流自动转换电路,其工作原理如下,W2与R7串联后连接在V-与-2、5V基准上,W2的滑动触片经过分压后向U2A(LM358)的同相输入端提供一个可设定的基准电压,当电源输出端连接负载后,通过R3对电流进行取样,由R5送至U2A(LM358)的反相输入端,当输出电流↑时,R3上的电压降↑,U2A(LM358)的反相输入端电压↓,当U2A(LM358)反相输入端电压低于U2A(LM358)同相输入端的设定电压时(即电流超出设定值),U2A(LM358)输出高电平通过R4加到Q1的基极上,使Q1的ICE↑,则流过W1的电流↓W1两端的电压↓,对应LM317T的输出电压↓,流过负载的电流↓,这时电源由原来的恒压状态转换为恒流状态,并且保持输出电流等于设定电流,调节W2可设定输出的恒定电流值,其最大输出恒定电流计算公式为:
IoMAX≈{2、5[W2/(W2+R7)]}/R3
在本列的实际应用中,因为变压器功率有限,另LM317T也没有增加扩流电路,故可设定的最大输出恒定电流为1.6A左右(若需要增大输出电流请自己修改参数)。
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