广告

手把手教你构建可调线性AC-DC电源

时间:2020-03-05 作者: Hesam Moshiri 阅读:
双输出低噪声电源对于电子发烧友来说是一个必不可少的工具。在许多情况下都需要双输出电源,例如设计前置放大器和为功率运算放大器(OPAMP)供电等。在本文中,我们将构建一个可供用户独立调节正负轨的线性电源,在其输入端采用普通的单输出交流变压器即可。
广告
ASPENCORE

双输出低噪声电源对于电子发烧友来说是一个必不可少的工具。在许多情况下都需要双输出电源,例如设计前置放大器和为功率运算放大器(OPAMP)供电等。在本文中,我们将构建一个可供用户独立调节正负轨的线性电源,在其输入端采用普通的单输出交流变压器即可。fx9EETC-电子工程专辑

该线性电源应具备的特性:fx9EETC-电子工程专辑

●AC – DC转换fx9EETC-电子工程专辑

●双输出电压(正-地-负)fx9EETC-电子工程专辑

●可调正负轨fx9EETC-电子工程专辑

●仅一个单输出交流变压器fx9EETC-电子工程专辑

●输出噪声(20MHz-BWL,空载):大约1.12 mVppfx9EETC-电子工程专辑

●低噪声和稳定输出(为Opamps供电的理想之选)fx9EETC-电子工程专辑

●输出电压:+/- 1.25V 至 +/- 25Vfx9EETC-电子工程专辑

●最大输出电流:300mA 至 500mAfx9EETC-电子工程专辑

●低成本且易于焊接(所有组件均为DIP封装)fx9EETC-电子工程专辑

电路分析:

图1显示了供电电源的原理图。其中,D1和D2为整流二极管。C1和C2构成了第一级降噪滤波器。fx9EETC-电子工程专辑

图1:低噪声电源原理图fx9EETC-电子工程专辑

由R1、R2、C1、C2、C3、C4、C5和C6构建了一个低通RC滤波器,降低了来自正负轨的噪声。该特性从理论上和实践上都可以进行检验,例如可采用具有波德图功能的示波器Siglent SDS1104X-E来进行测量。fx9EETC-电子工程专辑

IC1 和IC2 是该电路的主要调节器件。根据IC1(LM317)数据表的描述,“LM317是一款可调节三端正电压稳压器,能够在1.25V至37V输出电压范围内提供超过1.5A的电流。它仅需两个外部电阻即可设置输出电压。该器件具有 0.01% 的典型线性调整率和 0.1% 的典型负载调整率。它还包含电流限制、热过载保护和安全工作区保护功能。即使断开“ADJUST”端子,过载保护功能仍起作用。”fx9EETC-电子工程专辑

显而易见,LM317引入了良好的线性和负载调节参数,因此我们可以期望获得稳定的输出轨。IC2(LM337)与之相同,唯一的区别是IC2芯片用于调节负电压。fx9EETC-电子工程专辑

D3和D4用于提供保护功能。这两个二极管提供了一个低阻抗放电路径,以防止电容器(C9和C10)放电到稳压器的输出中。fx9EETC-电子工程专辑

R4和R5用于调节输出电压。C7、C8、C9和C10则用于过滤剩余的输出噪声。fx9EETC-电子工程专辑

fx9EETC-电子工程专辑

PCB布局

图2显示了该电路的PCB布局。它采用单层PCB板设计,所有组件均为DIP封装,因此易于焊接和使用。fx9EETC-电子工程专辑

图2:电源的PCB布局fx9EETC-电子工程专辑

对于IC1和IC2,我采用了SamacSys组件库。SamacSys组件库不仅是免费的,更重要的是它遵循工业IPC的尺寸规格标准。由于我使用的PCB设计工具是Altium,因此可以直接用Altium插件安装SamacSys组件库。图3显示了那些被选定的组件。类似的设计工具还有KiCad和其他CAD软件。fx9EETC-电子工程专辑

图3:采用SamacSys组件库(AD Plugin)来表征IC1(LM137)和IC2(LM337)fx9EETC-电子工程专辑

图4显示了PCB板的3D视图。fx9EETC-电子工程专辑

图4:PCB板的最终3D视图fx9EETC-电子工程专辑

组装和测试

图5显示了已组装好的电路板。本实例中我使用了220V至12V的变压器,以在输出端获得最大+/- 12V的电压。图6显示了相关接线图。fx9EETC-电子工程专辑

图5:组装好的电路板fx9EETC-电子工程专辑

图6:变压器和电路接线图fx9EETC-电子工程专辑

通过转动R4和R5多圈电位器,可以独立调节正负电压轨上的电压。图7的示例中,输出被调节为+/- 9V。fx9EETC-电子工程专辑

图7:输出端 +/- 9V电压轨fx9EETC-电子工程专辑

现在,我们来测量输出噪声。我使用的Siglent SDS1104X-E示波器由于在输入端引入500uV/div的灵敏度,因此非常适合此类测量。将通道1设置为1X,交流耦合,20MHz带宽限制,并将采集模式设置为峰值检测。然后取下接地线并使用探头接地弹簧。请注意,此测量没有输出负载。图8为示波器屏幕显示和测试结果,噪声Vpp值约为1.12mV。注意,增加输出电流会增加噪声/纹波电平,对所有电源均是如此。fx9EETC-电子工程专辑

图8:电源的输出噪声(空载时)fx9EETC-电子工程专辑

R1和R2电阻的额定功率决定了输出电流。因此我选择了3W的电阻。另外,如果要获取大电流或调节器的输入与输出之间的电压差较大,别忘记在IC1和IC2上安装合适的散热器。使用3W电阻器可以获得500mA(最大值)的电流。若使用2W电阻,则该值自然降低至大概300mA(最大值)。fx9EETC-电子工程专辑

物料

图9罗列了物料清单(BOM)。fx9EETC-电子工程专辑

图9:物料清单fx9EETC-电子工程专辑

(参考原文:Adjustable Linear AC-DC Power Supplyfx9EETC-电子工程专辑

责编:Amy Guanfx9EETC-电子工程专辑

本文为《电子工程专辑》2020年3月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。点击申请免费杂志订阅 fx9EETC-电子工程专辑

ASPENCORE
本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 2020年Silicon 100榜单出炉! 几乎每年EETimes都会公布一份上一年吸引我们注意的电子和半导体初创企业名单,2020年推出的是EETimes的第20个榜单,这一次我们做了个“大动作”……
  • 传iPhone 12与SE不再标配充电器和耳机 多家分析机构和媒体均认为,2020 下半年的新款 iPhone 12 将取消随机附赠充电器,以降低成本,同时也预测既有的 iPhone SE,将于 2020 下半年开始取消随机附赠充电器。而行业人士认为,取消附赠的有线耳机,是为了增加AirPods需求,苹果可能会借此开启AirPods促销计划……
  • 这家国产IC设计公司,凭什么在如此多领域实现进口替代? 中美对抗和疫情的影响,导致全球供应链断裂,这给我们的国产供应链体系带来非常多的机会。凭借“技术能力六要素”,中微半导体可以在哪些领域实现进口替代呢?具体一点来讲就是在哪些领域可以为其客户提供优质芯片?
  • 氮化镓(GaN)技术及其在快充充电器和5G基站应用中的设 本文将谈到氮化镓的特性、工艺技术发展,以及在快充充电器和5G基站及通信应用的设计方案,包括直播PPT、设计案例和分析文章......
  • RS-485收发器如何简化总线设计并降低成本? RS-485是一种差分信号标准,除了住宅环境之外,其在商用暖风空调(HVAC)系统、工厂自动化、电网基础设施、电器和电机驱动工业设计中也很常见。
  • 郑州小伙被AirPods炸伤耳朵,电池?电容?还是…… 据河南广播电视台民生频道报道,5月19日,郑州一名小伙子小唐在佩戴 AirPods 拨打电话时发生意外,右边耳机突然爆炸,小唐当场被炸晕。从郑州大学第一附属医院开具的诊断证明书来看,爆炸造成小唐“右耳道前壁皮肤裂伤”,建议住院手术治疗,但网友们却从耳机爆炸的形态和原因上,提出了诸多疑问……
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了