本网页已闲置超过3分钟,按键盘任意键或点击空白处,即可回到网页

低噪声可调电源(30V-4A,CC-CV)
发布时间:2021-01-08
分享到:
低噪声可调电源(30V-4A,CC-CV)
发布时间:2021-01-08
分享到:

电源是电子学中最受欢迎的主题之一。调节电源有两种主要类型:线性电源和开关电源。两种电源类型都有一些优点和缺点,但是,线性电源具有更好的线路和负载调节指标,并且在输出端具有较低的噪声,特别是当电源可调且输出负载时;尽管其效率低于开关电源。在本文/视频中,我介绍了可调节的30V-4A线性电源,该电源可提供恒定电压和恒定电流调节。电源的输出噪声低,已使用Siglent SDS2102X Plus示波器的功率分析功能进行了测量。所有组件封装都是通孔,因此您不需要任何特殊的焊接工具。让我们开始吧!

硬件部件:

  • LM338×    1个    
  • IRLZ44×    1个    
  • 78L09×    1个    
  • LM358×    1个   

技术指标:

输入电压(最大值):35V [30V,经过测试的最大值]
输出电压(最小值):1.28V
输出电压(经最大测试):27.35V [28.9Vin,空载,25C]
输出电流:1.1mA至4A(最大连续)
输出噪声(空载):6-7mVpp
输出噪声(1A负载):6-7mVpp
输出噪声(2A负载):8-10mVpp

A:电路分析

图1显示了该设备的示意图。该设计包括两个主要部分:主调节器电路和限流电路。

图1可调电源示意图

P3是KF128-4Pin块端子,用于将输入和输出线连接到电路。C4,C5和C6用于降低输入噪声。D1和D2是保护二极管。也可以使用肖特基二极管代替D1和D2。

IC3是LM338 5A正线性稳压器[1]。R3为调节器提供输出反馈路径,P2为5K多圈电位器,用于调节输出电压。C7电容器已被用来减少噪声。C9,C10和C11用来降低输出噪声,但是它们连接到另一个接地参考,即Q1的漏极引脚。

Q1是IRLZ44 N沟道Mosfet [2],它借助IC1来限制电流。IC1和Q1组合如何进行电流限制的理论有点复杂,以后的视频中将对此进行解释。IC1是LM358著名的运算放大器[3]。R2是由三个并联的3.3R-10W电阻组成的负载电阻,等于30W-1.1R电阻。

C3和R1建立了一个RC滤波器,可减少来自负载电阻的噪声。C1和C2也用于降低噪声。IC2是一个78L09调节器[4],用于为IC1提供稳定的电源轨。C8已用于降低IC2的输出噪声。P1是5K多圈电位器,用于设置电流极限。最后,R4是一个基本的负载电阻,它吸收几毫安的电流,以稳定无负载下的电源输出。

B.PCB布局

图2显示了PCB布局的最新版本。它是两层PCB板,所有组件封装均为通孔。对于大多数用户而言,焊接非常容易。高载流径的厚度为4.5mm。您应该在彼此之上安装三个3.3R-10W电阻器以构建R2,因此R2是三个3.3R-10W电阻器的并联电阻,等于1.1R-30W电阻器。

图2可调电源电路的PCB布局(最新版本)

我的组件库存储中没有几个组件的组件库。因此,与往常一样,我使用了SamacSys组件库,并为IC1 [5],IC2 [6],IC3 [7]和Q1 [8]安装了缺少的库(示意图符号,PCB尺寸,3D模型)。您有两个选择来安装和使用组件库。您可以访问componentsearchengine.com,下载并导入CAD软件中的库,也可以使用SamacSys CAD插件(图3)。几乎所有已知的电子设计CAD软件都受支持[9]。我使用了Altium Designer,因此我使用Altium插件[10]安装了组件库(图4)。

图3 SamacSys插件支持的所有电子设计CAD软件

图4 SamacSys Altium插件中的选定组件库

图5显示了组装好的PCB板。

焊接元件完全没有问题。PCB铜,丝网印刷和阻焊层的质量非常好。

图5电源电路的组装PCB板

C.测试与测量

您可以在视频中找到有关电压和电流测试的更多信息,但是,我也在此处放置了一些有关输出噪声的测试结果。这些测试已使用Siglent SDS2102X Plus示波器[11]进行。该示波器引入了一个方便的功能,称为“电源分析”,使用户可以对电源进行各种测试。我使用了“功率分析”选项的“输出纹波”功能。

图6显示了空载时的输出噪声。图7显示了1A负载下的输出噪声,图8显示了2A负载下的输出噪声。该电路可以连续提供高达4A的电流,但是,请使用较大的散热器并准备良好的通风。

图6空载时电源的输出噪声系数

图7 1A负载下电源的输出噪声

图8 2A负载下电源的输出噪声

D.物料清单

图9显示了物料清单。必须使用两个3针XH连接器将两个5K多圈电位计连接到板上。

图9可调电源项目的物料清单

 

加入微信技术交流群

技术交流,职业进阶

关注电路设计技能公众号

了解最新技术方案

加入电路城 QQ 交流群

与技术大牛交朋友

讨论