基于测量可调节的30V-4A线性电源

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。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
责任编辑:pj