圖1:低噪聲電源原理圖
怎樣構(gòu)建可調(diào)線性AC-DC電源供用戶自由調(diào)節(jié)?
發(fā)布時(shí)間:2021-05-24 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】在許多情況下都需要雙輸出電源,例如設(shè)計(jì)前置放大器和為功率運(yùn)算放大器(OPAMP)供電等。在本文中,我們將構(gòu)建一個可供用戶獨(dú)立調(diào)節(jié)正負(fù)軌的線性電源,在其輸入端采用普通的單輸出交流變壓器即可。
在許多情況下都需要雙輸出電源,例如設(shè)計(jì)前置放大器和為功率運(yùn)算放大器(OPAMP)供電等。在本文中,我們將構(gòu)建一個可供用戶獨(dú)立調(diào)節(jié)正負(fù)軌的線性電源,在其輸入端采用普通的單輸出交流變壓器即可。
該線性電源應(yīng)具備的特性:
●AC – DC轉(zhuǎn)換
●雙輸出電壓(正-地-負(fù))
●可調(diào)正負(fù)軌
●僅一個單輸出交流變壓器
●輸出噪聲(20MHz-BWL,空載):大約1.12 mVpp
●低噪聲和穩(wěn)定輸出(為Opamps供電的理想之選)
●輸出電壓:+/- 1.25V 至 +/- 25V
●最大輸出電流:300mA 至 500mA
●低成本且易于焊接(所有組件均為DIP封裝)
電路分析:
圖1顯示了供電電源的原理圖。其中,D1和D2為整流二極管。C1和C2構(gòu)成了第一級降噪濾波器。
圖1:低噪聲電源原理圖
由R1、R2、C1、C2、C3、C4、C5和C6構(gòu)建了一個低通RC濾波器,降低了來自正負(fù)軌的噪聲。該特性從理論上和實(shí)踐上都可以進(jìn)行檢驗(yàn),例如可采用具有波德圖功能的示波器Siglent SDS1104X-E來進(jìn)行測量。
IC1 和IC2 是該電路的主要調(diào)節(jié)器件。根據(jù)IC1(LM317)數(shù)據(jù)表的描述,“LM317是一款可調(diào)節(jié)三端正電壓穩(wěn)壓器,能夠在1.25V至37V輸出電壓范圍內(nèi)提供超過1.5A的電流。它僅需兩個外部電阻即可設(shè)置輸出電壓。該器件具有 0.01% 的典型線性調(diào)整率和 0.1% 的典型負(fù)載調(diào)整率。它還包含電流限制、熱過載保護(hù)和安全工作區(qū)保護(hù)功能。即使斷開“ADJUST”端子,過載保護(hù)功能仍起作用。”
顯而易見,LM317引入了良好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)參數(shù),因此我們可以期望獲得穩(wěn)定的輸出軌。IC2(LM337)與之相同,唯一的區(qū)別是IC2芯片用于調(diào)節(jié)負(fù)電壓。
D3和D4用于提供保護(hù)功能。這兩個二極管提供了一個低阻抗放電路徑,以防止電容器(C9和C10)放電到穩(wěn)壓器的輸出中。
R4和R5用于調(diào)節(jié)輸出電壓。C7、C8、C9和C10則用于過濾剩余的輸出噪聲。
PCB布局
圖2顯示了該電路的PCB布局。它采用單層PCB板設(shè)計(jì),所有組件均為DIP封裝,因此易于焊接和使用。
圖2:電源的PCB布局
對于IC1和IC2,我采用了SamacSys組件庫。SamacSys組件庫不僅是免費(fèi)的,更重要的是它遵循工業(yè)IPC的尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。由于我使用的PCB設(shè)計(jì)工具是Altium,因此可以直接用Altium插件安裝SamacSys組件庫。圖3顯示了那些被選定的組件。類似的設(shè)計(jì)工具還有KiCad和其他CAD軟件。
圖3:采用SamacSys組件庫(AD Plugin)來表征IC1(LM137)和IC2(LM337)
圖4顯示了PCB板的3D視圖。
圖4:PCB板的最終3D視圖
組裝和測試
圖5顯示了已組裝好的電路板。本實(shí)例中我使用了220V至12V的變壓器,以在輸出端獲得最大+/- 12V的電壓。圖6顯示了相關(guān)接線圖。
圖5:組裝好的電路板
圖6:變壓器和電路接線圖
通過轉(zhuǎn)動R4和R5多圈電位器,可以獨(dú)立調(diào)節(jié)正負(fù)電壓軌上的電壓。圖7的示例中,輸出被調(diào)節(jié)為+/- 9V。
圖7:輸出端 +/- 9V電壓軌
現(xiàn)在,我們來測量輸出噪聲。我使用的Siglent SDS1104X-E示波器由于在輸入端引入500uV/div的靈敏度,因此非常適合此類測量。將通道1設(shè)置為1X,交流耦合,20MHz帶寬限制,并將采集模式設(shè)置為峰值檢測。然后取下接地線并使用探頭接地彈簧。請注意,此測量沒有輸出負(fù)載。圖8為示波器屏幕顯示和測試結(jié)果,噪聲Vpp值約為1.12mV。注意,增加輸出電流會增加噪聲/紋波電平,對所有電源均是如此。
圖8:電源的輸出噪聲(空載時(shí))
R1和R2電阻的額定功率決定了輸出電流。因此我選擇了3W的電阻。另外,如果要獲取大電流或調(diào)節(jié)器的輸入與輸出之間的電壓差較大,別忘記在IC1和IC2上安裝合適的散熱器。使用3W電阻器可以獲得500mA(最大值)的電流。若使用2W電阻,則該值自然降低至大概300mA(最大值)。
物料
圖9羅列了物料清單(BOM)。
圖9:物料清單
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請電話或者郵箱聯(lián)系小編進(jìn)行侵刪。
特別推薦
- 授權(quán)代理商貿(mào)澤電子供應(yīng)Same Sky多樣化電子元器件
- 使用合適的窗口電壓監(jiān)控器優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- ADI電機(jī)運(yùn)動控制解決方案 驅(qū)動智能運(yùn)動新時(shí)代
- 倍福推出采用 TwinSAFE SC 技術(shù)的 EtherCAT 端子模塊 EL3453-0090
- TDK推出新的X系列環(huán)保型SMD壓敏電阻
- Vishay 推出新款采用0102、0204和 0207封裝的精密薄膜MELF電阻
- Microchip推出新款交鑰匙電容式觸摸控制器產(chǎn)品 MTCH2120
技術(shù)文章更多>>
- 精準(zhǔn)監(jiān)測電離分?jǐn)?shù)與沉積通量,助力PVD/IPVD工藝與涂層質(zhì)量雙重提升
- ADC 總諧波失真
- 貿(mào)澤電子持續(xù)擴(kuò)充工業(yè)自動化產(chǎn)品陣容
- 更高精度、更低噪音 GMCC美芝電子膨脹閥以創(chuàng)新?lián)屨夹袠I(yè)“制高點(diǎn)”
- 本立租完成近億元估值Pre-A輪融資,打造AI賦能的租賃服務(wù)平臺
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索