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[电源]维修电源复活记——试制零内阻稳压电源 [复制链接]

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离线列兵老虎
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2011-06-15
感谢版主把《中国第一架多功能玩具收录机诞生记》置首页 http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=275143


再上传一篇我写的文章《维修电源复活记》
一、上当
    4月的一天去本地旧物市场走走,路边一台维修电源引起我的注意,该机型号为SYS-1502J,双表头量程分别为:
15V,2A。



   JS报价30元,我发现该电源后面有一大功率管安装孔,但没见功率管。JS(奸商)说:“这个位置不是放功率管的,电源没人动过”。并特别指着“封条”给我看。透过散热缝隙向里看,有一些电子元件在里面。回想起搞维修工作无电源的种种不便之处又想:若电源有故障我完全有能力修好它。

    买回家兴冲冲打开一看,心凉了半截:该机大功率管缺失、稳压IC缺失、调压电位器损坏、电路板裂成两半(铜箔断开处被某高人用多根飞线焊上),查网上14角稳压IC都与该机不符,于是下决心重新设计制作。


二、制作
    本着不花一分钱原则,打算用手头现有LM317做核心元件,用外加大功率管MJ11032(50A 300W)扩流方式满足大电流输出要求。
对维修电源基本要求:
1、有过载(限流)保护,
2、有短路保护。
3、输出电压不小于15V。
4、输出电流大于2A。
5、有过热保护。
6、过载解除后保护电路要自动复位。

我设计、制作的稳压电源如下图:

                                                         图一

   LM317为专用稳压IC,Q4、Q5组成复合扩流管,Q1为短路检测,Q2为过载保护兼短路保护,绿色LED1和红色LED2为双色发光管,工作正常时绿色LED1亮,短路保护时红色LED2亮绿色LED1灭。
    该机有三个输出端子:地、+、-,我把“地”改为0.2A(限流)输出端子。

“+”极与“-”极间输出1V-15V直流电压(最大为20V),限流保护电流为3.26A
“+”极与“地”地间输出1V-15V直流电压(最大为20V),限流保护电流为0.2A

    加负载后若输出端电压低于0.45V则短路检测电路工作,输出变为0V,去掉负载后输出电压自动恢复。
    过热保护由放在功率管同一散热片上LM317内部完成。
    该电源负载调整率不好,用100欧姆负载并到输出端,则输出电压下降约0.45V,大负载时压降更大。

三、改进
    从理论讲晶体管射极输出电压增益近似等于1,实测当输出电流从0-2A变化时,复合管基极-射极电压从1.1V变化到1.87V。
    LM317稳压精度很高,加扩流管后变成开环控制,取样电路不能检测输出电压变化,导制电压失控。翻书找到一篇用零电阻概念设计的稳压电源,leowood也把早年制作零内阻电源方法公布于网上,原来这种电路学名叫“扰动补偿电路”。根据扰动补偿原理我设计、制作一种简单补偿电路:利用复合管发射极结压降与负载电流成正比关系,控制LM317取样点进行电压补偿。
经过两天多调试终于成功了!

图一中Q3为补偿管,用来改变LM317恒流电流,近而改变输出电压。
图二为该电源实测数据:

                                                   图二
说明:加上负载后:
电路欠补偿时,输出电压下降,用“-”表示。
电路全补偿时,输出电压不变。
电路过补偿时,输出电压升高,用“+”表示。



四、小结
    试验中发现:当过补偿非常大、负载较小且呈容性时,输出电压有波动,波动值范围与补偿量大小成正比。加大负载后则消除。
    若去除Q3基极10K电阻,则补偿量随输出电压升高而大幅升高,全补偿范围缩小成一个点。
    做大电流过载试验时,该电源最大输出电流为4A(此时4A保险发光)

    注:图中元件数值部分为试验值(非最佳值),有待于朋友们日后进行电路优化和改进。上JS当后使我有机会亲手制作稳压电源,通过实践又学到了许多新知识、新思路。就算是因祸得福吧。

也许有人问:搞这么复杂干什么?
答:
1.我做试验喜欢利用手头现有的元件,实在无法代用才去购件。
2.LM317最低输出电压为1.25V,想用射极输出所产生的压降用来“抵消” 1.25V,使短路保护电路更简单一些。
3、想试试“零内阻”电压源是怎么回事。

我制作的稳压电源缺点:
1、稳压精度没有LM317好
2、用元件较多
3、某项性能不错,综合指标不见得好。

后记:该电源从制作到现在已安全工作八年多,经过无数次短路及过电流至今仍安然无恙。所谓内行看门道,外行看热闹,今天重新拿出来晒一晒。
注:17楼 转载了稳压电源的扰动补偿原理。
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