“工欲善其事，必先利其器”！對于電子愛好者來說，能擁有一臺(tái)性能優(yōu)良的電源，應(yīng)該說是可以從“源”頭上保證了制作作品的成功率和優(yōu)良性能的發(fā)揮！本文介紹一種簡單易制的可調(diào)穩(wěn)壓電源，可以在0-30V的范圍內(nèi)穩(wěn)定的輸出最大10A的電流，基本上可以滿足常見的電子制作需要。而且其電路非常簡潔、制作簡單，性能優(yōu)良穩(wěn)定、成本低廉，非常適合電子愛好者制作，下面將詳細(xì)介紹其電路原理、制作方法和注意事項(xiàng)。

電路原理

 

 

圖：簡單易制、低廉高效的0-30V/10A可調(diào)穩(wěn)壓電源電路原理

　　

本電源在保證功能適用、性能穩(wěn)定的前提下對電路盡量簡化，這樣既可以降低制作工作量和難度，又可以提高制作的成功率。電路如圖（1），主要由Q1、Q2、IC1組成的調(diào)整穩(wěn)壓電路和IC2組成的-1.25V生成電路，以及IC4組成的輸入電壓自動(dòng)切換控制電路和以Q3、M1、M2為主組成的輸出顯示、指示電路等4部分電路完成整機(jī)功能。

　　

由電路圖可以清楚的發(fā)現(xiàn)本機(jī)穩(wěn)壓部分采用了常見的工頻變壓器整流、濾波、線性穩(wěn)壓的工作原理，之所以沒有采用高效率、輕便的開關(guān)電源電路模式，主要是因?yàn)榭紤]到作為實(shí)驗(yàn)用供電電源，對其主要的要求是輸出寬可調(diào)電壓范圍、大輸出電流供應(yīng)、低輸出紋波電壓、電源純凈度高，對于電源效率要求并不高，而開關(guān)電源雖然效率高，但其輸出波形干擾紋波大、可調(diào)范圍窄，因此采用傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電路。

　　

下面介紹一下整機(jī)電路的工作原理。從J1、J2輸入的交流電網(wǎng)220V電壓經(jīng)K1、F1輸入電源變壓器B1的初級，從其次級分別輸出9V、12V、24V的交流電壓。輸出的9V交流電壓經(jīng)D2整流、C7、C8濾波后加在IC2/LM337的輸入端，在其輸出端產(chǎn)生-1.25V的電壓，R6作為IC2的負(fù)載，C9使IC2輸出端的電壓更為穩(wěn)定、純凈。設(shè)置此部分電路的目的是為了用其產(chǎn)生的-1.25V電壓抵消IC1/LM317輸出端最低只能到達(dá)+1.25V的電壓，從而使整機(jī)輸出電壓可以從0V起輸出，而并非是從+1.25V開始輸出，這樣可以滿足部分需要低于1.25V的低電壓的試驗(yàn)場合的需要。

　　

B1輸出的12V、24V交流電壓經(jīng)輸入電壓控制繼電器J1得觸電選擇后輸入到由D1、C1、C2組成的主整流濾波電路，對應(yīng)于兩個(gè)繞組輸入交流電壓，在C1、C2上分別獲得16V、33V左右的直流電壓，此直流電壓供給由IC1、Q1、Q2組成的調(diào)整穩(wěn)壓電路。

　　

調(diào)整穩(wěn)壓部分為了電路簡單，并沒有采用常見的由分立元件、或運(yùn)放組成的電路，而是充分發(fā)揮LM317優(yōu)良的可調(diào)穩(wěn)壓性能，利用Q1、Q2擴(kuò)充其輸出電流，彌補(bǔ)LM317最大輸出電流不能大于1.5A的缺點(diǎn)。當(dāng)流經(jīng)LM317的電流小于650mV/47≈15mA時(shí)，功率三極管Q1、Q2不導(dǎo)通，輸出端需要的電流全部由LM317提供；當(dāng)流經(jīng)LM317的電流等于15mA時(shí)，此電流在電阻R3上形成的壓降將驅(qū)動(dòng)功率三極管Q1、Q2開始導(dǎo)通并輸出一定的電流，此時(shí)輸出端的電流由LM317和功率三極管Q1、Q2共同負(fù)擔(dān)。電阻R1、R2可以起到自動(dòng)均衡流過功率三極管Q1、Q2的電流的作用。

　　

電阻R4取值小些有利于輸出電壓的穩(wěn)定，一般在100-200Ω的范圍內(nèi)選擇。二極管D3的作用是當(dāng)輸出端短路等異常情況發(fā)生時(shí)保護(hù)LM317不被損壞，電容C3可以進(jìn)一步穩(wěn)定輸出端的輸出電壓。電位器W1可以調(diào)整輸出端電壓的高低至需要的數(shù)值。

　　

保護(hù)調(diào)整穩(wěn)壓電路將由C1、C2獲得的電壓調(diào)整穩(wěn)壓到需要的電壓后經(jīng)顯示電流表M1和輸出控制開關(guān)K2輸出電源輸出端子。

　　

電容C4采用大容量電容可以儲(chǔ)存更多的電量，減輕穩(wěn)壓調(diào)整部分電路的負(fù)擔(dān)，進(jìn)一步的降低電源的內(nèi)阻，C5、C6可以給高頻信號提供通路，避免大容量電容因卷繞工藝所造成的寄生電感對高頻信號濾波能力的降低。

　　

輸出控制開關(guān)K2可以控制調(diào)整穩(wěn)壓部分電源輸出的通斷，這樣相對于控制變壓器B1初級交流電源開關(guān)的控制方式，可以為外部負(fù)載提供更為穩(wěn)定和干凈利落的電源的接通和斷開。

　　

本機(jī)本著制作簡單的原則，沒有設(shè)置限流電路，僅設(shè)置保險(xiǎn)絲F2，可以避免負(fù)載異?；蜉敵龆硕搪窌r(shí)輸出電流過大燒壞電源內(nèi)部的元器件。電壓表M2用以指示輸出電壓的大小。

　　

因?yàn)楸緳C(jī)的輸出電壓調(diào)整范圍為0V-30V，相對較大，如果整個(gè)輸出段都采用相同的交流輸入電壓整流濾波后再調(diào)整穩(wěn)壓的話，為了照顧最高可以穩(wěn)定輸出30V的最高電壓的需要，輸入端整流濾波后的直流電壓將要高于30V，而此時(shí)如果輸出端僅需要低于10V的輸出電壓時(shí)，將會(huì)有相當(dāng)一部分電壓、功率消耗在功率調(diào)整管上，導(dǎo)致電源效率極低，而且將會(huì)使功率調(diào)整管發(fā)熱嚴(yán)重，甚至燒毀！所以為了提高電源效率和減輕功率調(diào)整管的負(fù)擔(dān)，本機(jī)的主整流濾波電路部分采用12V和24V高低兩組交流繞組，根據(jù)輸出端需要的電壓的高低，由內(nèi)部電路檢測并自動(dòng)切換到需要的交流輸入繞組，使整流輸出的直流電壓既可以滿足調(diào)整穩(wěn)壓部分的需要，輸出穩(wěn)定的電壓，又不至于過高，造成功率調(diào)整管的負(fù)擔(dān)過重！

　　

兩組交流輸入電壓的切換是由繼電器J1完成，而繼電器的動(dòng)作由IC4/NE555為主構(gòu)成的輸出電壓檢測電路控制。調(diào)整穩(wěn)壓后的電壓經(jīng)R7和W2輸入到IC4內(nèi)部，調(diào)整W2使當(dāng)調(diào)整穩(wěn)壓后的電壓低于10V時(shí)電壓檢測電路不動(dòng)作，此時(shí)繼電器的常閉觸電接通，變壓器B1的12V交流繞組經(jīng)繼電器的常閉觸電接通，為整流濾波電路供電，整流濾波后獲得15V左右的直流電壓供給調(diào)整穩(wěn)壓部分電路。而當(dāng)輸出端的電壓高于10V時(shí)，此時(shí)輸出電壓經(jīng)R7和W2輸入到IC4內(nèi)部，觸發(fā)其內(nèi)部電路，使其輸出端3變?yōu)榈碗娢?，從而?qū)動(dòng)繼電器吸合，使其觸點(diǎn)斷開12V交流輸入繞組而接通24V交流輸入繞組，使整流濾波后的直流電壓相對升高，滿足調(diào)整穩(wěn)壓部分電路的需要。

　　

為了更為清晰的指示電源的工作狀態(tài)，利用6個(gè)紅色的高亮度發(fā)光二極管D11-D16照亮輸出電壓指示表M2的刻度表來作為電網(wǎng)電源接通指示。而利用5個(gè)綠色的高亮度發(fā)光二級管D6-D10來指示電源輸出狀態(tài)的接通與斷開。穩(wěn)壓電源輸出控制開關(guān)K2斷開無輸出時(shí)，三極管Q3基極無偏置電壓不導(dǎo)通，發(fā)光二級管D6-D10不亮，而當(dāng)穩(wěn)壓電源輸出控制開關(guān)K2接通時(shí)，輸出電壓通過R8、9加到Q3的基極，使其導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)綠色發(fā)光二級管D6-D10發(fā)光，照亮電流輸出指示表M1的刻度表。以上設(shè)計(jì)不但可以得到明顯的工作狀態(tài)指示，而且可以作為電壓電流指示表盤夜間讀數(shù)的輔助照明措施，一舉兩得！二極管D4-D5用以限壓，防止穩(wěn)壓電源輸出端的電壓比較高時(shí)加到Q3基極的驅(qū)動(dòng)電壓過高造成其損壞！C14可以防止電源輸出開關(guān)斷開時(shí)，外接的電源連接引線感應(yīng)外接干擾信號或因人手觸摸而導(dǎo)致Q3導(dǎo)通使發(fā)光二極管點(diǎn)亮，從而造成指示混亂！

　　

穩(wěn)壓電路IC3/LM7812為輸出電壓檢測、輸出狀態(tài)指示部分電路提供穩(wěn)定的電源。

　　

　　

考慮到本機(jī)輸出功率可能工作在較大的狀態(tài)，所以電源變壓器的功率選的較大，本機(jī)采用一功率200W的電源變壓器，可以在輸出端需要大電流輸出時(shí)提供充沛的動(dòng)力！共需要4個(gè)繞組：初級220V繞組，次級12V、24V繞組和次級9V繞組。其中次級9V繞組和12V、24V繞組是互相獨(dú)立的，用以為調(diào)整穩(wěn)壓部分電路提供-1.25V偏壓。

　　

因其初級直流電阻較低，而且次級整流濾波電容的容量也較大，所以在電源剛接通或工作的狀態(tài)的電流可能較大，因此電源變壓器初級進(jìn)線開關(guān)K1和保險(xiǎn)絲F1的電流容量取的稍大一些，在5A左右。如果F1的電流容量選取較小，可能會(huì)出現(xiàn)一閉合開關(guān)K1就燒保險(xiǎn)絲的狀況。

　　

交流輸入電壓選擇繼電器J1的觸點(diǎn)電流容量不能低于10A，其控制線圈的工作電壓選擇為12V的。

　　

電源輸出控制開關(guān)K2的電流容量不能低于10A，以保證大電流輸出時(shí)工作的穩(wěn)定！輸出限流保險(xiǎn)絲F2的電流容量取稍大于10A即可，既可以在輸出端短路時(shí)可以迅速燒毀保護(hù)功率管，又可以避免輸出端偶爾的小幅度的過電流導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒毀頻繁更換的麻煩!

　　

整流橋堆D1選擇30A/1000V的優(yōu)等品，當(dāng)輸出電流較大時(shí)其將會(huì)發(fā)熱，應(yīng)該為其配備適當(dāng)大小的散熱片為其散熱，保證其穩(wěn)定可靠地工作。整流橋堆D2選擇1A/200V左右的即可，因其功耗很低，不必使用散熱片為其散熱。二極管D3-D5選用常見的1A/200V左右的即可，對其性能沒有太多的要求。

　　

各電阻盡量選用優(yōu)質(zhì)金屬膜型電阻，其數(shù)值盡量按圖紙標(biāo)注數(shù)據(jù)選取，除圖紙中標(biāo)注功率的除外，其他電阻的功率選用常用的1/4W左右的即可。因R1、R2上流過的電流較大，所以本制作中分別選用0.47Ω/2W的金屬膜電阻4個(gè)并聯(lián)得到，保證電源輸出大電流時(shí)工作的可靠和穩(wěn)定性！電阻R3通過的電流較小，選用普通2W的金屬膜電阻即可！R1-R3也可以選用優(yōu)質(zhì)水泥電阻。

　　

電位器W1選用高品質(zhì)精密多圈電位器，可以保證調(diào)整電壓的準(zhǔn)確性和工作的穩(wěn)定性。W2可以選用小型精密多圈電阻。

　　

各濾波電容C1-C14均選用優(yōu)質(zhì)正品電容，容量可以在圖紙標(biāo)注的基礎(chǔ)上稍作調(diào)整，但是其耐壓不要低于圖紙標(biāo)注數(shù)值，以免發(fā)生危險(xiǎn)！

　　

穩(wěn)壓集成電路IC1、IC2、IC3均選用優(yōu)質(zhì)正品元件，保證整機(jī)工作穩(wěn)定可靠，高性能充分發(fā)揮。根據(jù)其功耗大小，應(yīng)分別為其配備適當(dāng)大小的散熱片為其散熱。

　　

功率調(diào)整管Q1、Q2選用音頻功放常用的大功率輸出管2SA1943，取其線性優(yōu)良、輸出電流大的特點(diǎn)。采用兩管并聯(lián)工作，保證大電流輸出時(shí)的穩(wěn)定可靠！也可以選用參數(shù)相近或更高的其它型號的功率管，只要關(guān)鍵的性能參數(shù)達(dá)到制作要求即可。因其工作時(shí)可能消耗較大的功率，所以需要為其配備足夠大面積的散熱片，保證大電流輸出時(shí)工作的可靠性。

　　

Q3選用小功率三極管2SC1815，本制作中對其選擇要求較低，選用普通NPN型的性能參數(shù)相近的小功率三極管均可。

　　

發(fā)光二極管本制作選用紅色和綠色高亮型發(fā)光二極管，其工作壓降一般在1.9V左右，工作電流在2mA-20mA均可。制作中如需調(diào)整發(fā)光二極管的個(gè)數(shù)，可以根據(jù)其壓降和額定工作電流，相應(yīng)調(diào)整其限流電阻R10、R11的數(shù)值即可。

　　

雖然本電源的最大輸出電流可以達(dá)到10A,但是因?yàn)橐话銓?shí)驗(yàn)所需輸出電流一般都在3A以下，所以為了相對提高指示的精度，輸出電流指示表M1的量程只選擇0-3A的。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)輸出電流超過其指示量程時(shí)并不會(huì)發(fā)生機(jī)械或電氣損壞，當(dāng)然應(yīng)當(dāng)盡量避免大電流短時(shí)間內(nèi)沖擊電流表，造成指針猛烈偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象發(fā)生?；蛘咭部梢該Q用數(shù)字表頭，獲得更為精確的指示精度。輸出電流指示表M2選用量程為0-30V的，指示精度完全可以達(dá)到普通制作實(shí)驗(yàn)的要求。

　　

為了降低制作難度和工作量，本機(jī)的機(jī)殼直接利用一電路損壞的可調(diào)穩(wěn)壓電源的機(jī)殼，這樣可以充分利用其內(nèi)部變壓器、散熱片、面板指示表頭和各開關(guān)、電位器、輸出插頭等。使整個(gè)制作更容易，效果更好！

 

 

本制作的電路比較簡單，將元器件比較多的核心電路電壓調(diào)整部分、-1.25V電壓生成部分、指示電路驅(qū)動(dòng)部分、輸出電壓檢測部分的元件利用一萬能板集中布線，而將不易集中安裝的功率橋堆、輸入電壓選擇繼電器、大容量濾波電容、輸出功率調(diào)整管、精密多圈電位器、輸出指示表頭等按照走線最為合理的布局進(jìn)行位置固定后，采用搭棚焊接工藝，進(jìn)行連接。制作方法可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，比較簡單，不再贅述！

 

　

1.本機(jī)設(shè)計(jì)最大輸出電流可達(dá)10A，因電源濾波電容C1的取值較小，僅有10000μF，所以實(shí)測當(dāng)輸出10A電流時(shí)8V-10V和24V-30V的輸出電壓范圍段將會(huì)因?yàn)殡娙軨1兩端紋波過大，而使輸出紋波大大增加，輸出電流小時(shí)不存在這種現(xiàn)象。

　　

2.當(dāng)輸出電壓低于0.6V時(shí)，輸出電流指示部分電路的三極管Q3因不能獲得足夠的導(dǎo)通電壓而無法導(dǎo)通，即使輸出控制開關(guān)K2閉合，輸出端保持輸出，輸出指示燈也不亮，這種情況很少發(fā)生，此時(shí)需要加以注意！

　　

3.當(dāng)變壓器B1初級的保險(xiǎn)絲F1選取電流容量過小時(shí)，在閉合電源開關(guān)K1的瞬間，可能會(huì)燒壞保險(xiǎn)絲，這是正?，F(xiàn)象，只需換用額定電流稍大一些的或慢速熔斷的“T”型保險(xiǎn)絲即可。

　　

4.本制作的電路采用模塊化思想構(gòu)建，可以根據(jù)個(gè)人需要對相應(yīng)模塊進(jìn)行增減選用。如制作時(shí)一般不需要低于1.25V的電壓的話，則可以將-1.25V電壓生成電路部分省略，這樣可以使本制作更為簡單！但因本電源使用時(shí)的工作環(huán)境比較復(fù)雜，所以電源輸出端的保險(xiǎn)絲F2在實(shí)際制作時(shí)最好不要省略。以免負(fù)載電路發(fā)生故障或輸出端發(fā)生短路時(shí)，長時(shí)間的大電流損壞電源內(nèi)部器件。

　　

5.控制負(fù)載電路電源的接通和關(guān)閉時(shí)，最好利用K2加以控制，而不要利用K1控制，因?yàn)楫?dāng)K1閉合和管閉的瞬間，整個(gè)電源都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)電壓升降直到穩(wěn)定的不穩(wěn)定過程，有可能使輸出電壓高于設(shè)定值，對負(fù)載電路造成損壞！所以實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，盡量先閉合開關(guān)K1，將電壓調(diào)整到需要的數(shù)值后，再利用K2來控制向負(fù)載電路的供電和關(guān)閉，這樣可以獲得更為干凈利落的控制效果！

　　

6.本制作選用變壓器的穩(wěn)壓輸出電壓高低繞組的數(shù)值分別為12V和24V兩組，整流濾波后的電壓分別為16V和33V左右。輸入繞組繼電器的切換直流電壓設(shè)定為10V，即當(dāng)輸出電壓檢測電路檢測到輸出電壓低于10V時(shí)，電路不動(dòng)作，輸入繞組繼電器常閉觸點(diǎn)閉合，接通12V交流繞組整流濾波供電；而當(dāng)輸出電壓檢測電路檢測到輸出電壓高于10V時(shí)，電路動(dòng)作，控制輸入繞組繼電器吸合，接通24V交流繞組整濾波為后級穩(wěn)壓調(diào)整部分供電。具體制作時(shí)可以根據(jù)變壓器繞組的實(shí)際電壓大小，靈活選擇此切換電壓。