功放24v直流稳压电源源

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极具参考价值的功放稳压电源电路
大名鼎鼎的英国Linn LK2系列功放是全工频线性稳压电源配置,末级功放也用线性稳压电源,声音与传统非稳压电源有所差异,两者孰优孰劣就见仁见智了,肯定有独特的地方。该电路设计是典型的LM317三端稳压器扩流电路,并且加入了完善的过流保护电路。左右声道各一套稳压电源,此举值得发烧友参考。电路图如下:
功放稳压电源电路.jpg (168.56 KB, 下载次数: 57)
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hayyp 发表于
成本很重, 很少厂商用线性稳压做功放, 若这样还不如做高偏或干脆做甲类
应该是甲类机成本很重吧?
有点特色的,简单
jinlizhpc 发表于
应该是甲类机成本很重吧?
甲类机器我做过,但用你这个稳压电源就不适合了。成本不算很重。 要看你用多少输出管。你这电源只适合前级。
输出功率不太大还可以,否则稳压电路成本将超过功放电路本身。
好图,收下了再说,谢谢。
其实根据市场定位来定要不要采用复杂的电路,定位高端就用好点的咯,定位低端酒。。。。
收藏了,有机会试一下。
学习,真不错,收下
末级对电源纹波不那么敏感的,用大电流线形稳压的能源浪费太大了。
如果撤销过流保护电路就简单的多了
功放稳压电源电路2.jpg (108.17 KB, 下载次数: 18)
11:52 上传
好电路收藏了
成本太重了,这个电路 就是 功放成本的 30%
个人认为,现在电力电压比较稳定的地方,用稳压电路就不必要了。
功放本来就是大动态的电路,稳压电路不一定能跟得上功放的变化。
就会造成功放大动态时的无力感。个人意见...
微信:caoyin513
Powered by专业功放电路图1
QSC MX-1500 功放
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NUSUN CE-060 定压输出功放
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SPIRIT AV-600 功放
  声艺VA-600功放是一款较为高档的专业功放,下图是根据实物绘制的主功放电路图,其电路结构与传统OCL功放有较大的区别,特别是采用具有电源补偿功能的双电源供电结构,能有效降低功耗和温升,克服强信号时的动态失真,很多国外名牌专业功放也都采用了类似电路。
  Q1、Q2组成NPN差分放大器,Q3、Q4构成镜流源。
  Q6、Q7组成PNP差分放大器,Q8、Q9是镜流源。ZD1、ZD2与C5、C6、R7、R14组成+36V稳压器,既给镜流源提供稳压偏置,又是两个差分放大器的发射极的稳压源。
  R21、R22组成直流反馈网络,R19、C7、R20、c8组成高频补偿电路。为了提高电压放大级Q11、Q12驱动电流,比普通功放增加了Q5、Q10缓冲放大级。恒压偏置电路中Q13采用TIP42这种。PNP管是此机的另一个特点。环境温度引起Q11、Q12之间电流增加时,恒压偏置管集电极与发射极之间的压差Uce增大,此电压直接加在Q13的发射极。
  加大Q13的偏置而增加导通。从而达到降低Uce,使推动级Q14、Q15有一个恒定的偏置。一般功放的恒压偏置管都采用NPN管,Uce是通过上下偏置电阻分压后提供给偏置管基极,使其增加导通来稳定uce的。相比之下这种采用PNP管的恒压偏置电路比传统电路灵敏度大有提高。
  稳定性也更好。前边这部分电路是由±100V高压电源供电的,较高的前级供电可扩展差分放大器和电压放大级的线性放大范围,提高动态电压增益和改善整机频响。R29、R30、C15、C16是退耦电路,可消除后边功率部分引起的电压波动对前边电路的影响。
  此后的电路是就是具有电源补偿的功率输出部分。为确保四对大功率管有足够的驱动电流,该电路增加了Q16、Q21两个大功率管电流放大。D11、(R)对两管基极进行钳位,防止过激励损坏功率管。Q17~Q20、Q22~Q25是四对功率管,它们与Q16、Q21都是由±50V低电压供电。功率输出部分采用低电压供电可降低功率管的功耗。因为功放在大部分时间工作在相对平均的信号范围,功率管工作在线性区,较大的管压降有较大功耗,会使功率管本身温度升高。供电电压越高管压降就越大,功耗越大温升就越快。
  而适当降低功率管的集电极电压就可解决这个问题。但较低的集电极电压又容易在强信号时使功率管进入非线性放大区。而且在强信号时随着输出电流的增加,电源电压也会有一定的下降,会使强劲的音乐失去应有的力度。这就暴露出低电压供电的缺点。
  针对功率管低电压供电的不足,该机增加了由Q26~Q35组成的电源补偿电路来解决这个问题。Q26、Q27的基极接着稳压管ZD3、ZD4,通过R0与输出中点钳位在±12V左右。这个电压是随着输出中点的输出峰值变化而浮动的。当有强信号输出时此电压就被抬高,这个升高的电压在达到一定的幅度时将使电源补偿电路启动。100V电压通过Q29~Q30、Q33~Q35补偿到功率管集电极,使50V电压得到提高补偿。当强信号输出大电流引起±50V电压下降时,Q26的发射极电压随之降低,Q27的发射极电压跟着升高。两个管子进入导通状态,Q28、Q32随之导通而驱动后边管子导通。±100V电压通过这些功率管加到:t50V供电电路,解决了动态失真问题。D18、D19两个二极管起着电源隔离作用。防止补偿后的电压被50V供电电容吸收。R76、R77也是利用D18、D19的导通压降给补偿功率管提供一定的偏置。电源补偿电路除了受50V电压波动输出中点浮动自动补偿电压外,还通过R34、D13、R42和R35、D14、R43受推动级信号控制。当强信号到来时电源补偿电路也会自动进行补偿。
  此机由两块一样的功放电路板构成双声道放大器。电路的信号输入地与电源地在电路板上是独立的,通过R*、C*连接。经信号输入线连接到前置放大电路后两个地才直接连通。检修时如果拔掉信号输入线开机,因为两地脱开会造成电路不平衡继电器不吸合,保护指示灯常亮。由Q17发射极引到信号输入插座的是过流检测取样,该机保护电路采用μPC1237组成。前置放大采用双运算放大器4558,这部分电路与一般专业功放区别不大故从略。
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GST GF500 定压输出功放
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奥马EA-290专业功放
维修专业功放,特别是电压推动和保护电路,如无图纸资料,要深人细致地判断出故障部位是难上加难。所以,每次维修专业功放,笔者一定会先测绘出图纸,后动手维修。现以奥马EA-290专业功放为例,介绍笔者在维修专业功放时的一些经验。
  一、电路原理(见图1)
图1 电路原理图
  第一级电压放大电路由正负极性差分放大电路组成。第二级电压放大为推挽式放大电路。电流输出为二级达林顿放大电路。每个差分电路通过恒流源供电。该放大电路带有交流负反馈功能。
  音频信号放大过程:音频信号经过耦合电容C1,电阻R101加到差分电路三极管Q101、Q103基极。正极性信号通过Q101放大,负极性信号由Q103放大。推挽放大电路三极管Q109从Q101的c极取出信号再次放大;Q110从Q103的c极取信号再次放大,以维持输出信号的稳定,此外,还有校正中点电压作用。由Q109、Q110放大后的信号,经Ql12、Q113进行电流放大。Ql12与Q113是第一级电流放大。4对大功率管2SA00是第二级电流放大。
  R131、R132、Q111组成末级静态电流调整电路。Q111导通得越强,VCE电压越小。Q112与Q113基极电压也越小,Q112、Ql13三极管导通越弱,其输出电流越小,R141、R148上的电压也越小,末级管基极电压也越小,末级管的静态电流也越小;相反,Q111导通越弱,末级管静态电流也越大。
  Q111的一种特殊状态会危及Q112和Q113及末级管:这就是Q111不导通。例如:忘记装Q111,或Q111开路性故障等。
  喇叭保护电路(见图2):其中过电流、输出信号过强,延时接通负载保护动作的核心元件为:二输入四施密特触发器IC,该IC的型号为MC14093,国产代换型号为CD4093。
图2 喇叭保护电路
  末级管高温保护:当散热器温度超过85℃时,TRI温度检测元件触点断开,Q305截止,继电器J释放。
  末级管过流保护:当末级PNP管过电流时,光电耦合器PB导通,输出端并接于电阻R304两端,施密特触发器A输出由高电平跳到低电平,B触发器⑤脚电压由高电平跳到负电压。B触发器输出翻转为低电平,二极管D302导通,Q309的b极变低电平,Q309截止,Q305截止,继电器释放。
  输出信号峰值电压过程保护:当输出信号峰值电压过强时,经D301、D306、D303、D304整流,R300降压后,三极管Q303导通,D触发器输入为低电平,D1触发器由高电平翻转为低电平,D307二极管导通,Q309截止,Q305截止,继电器J释放。
  中点电压失衡保护:当中点电压大于2.1V时,Q301三极管导通。Q309的b极电压为0V,Q309截止。Q305截止,继电器J释放。当中点电压小于-2.1V时,Q302导通,Q309的b极电压为负电压,Q309截止,Q305截止,继电器J释放。
  延时接通负载保护:刚开机时,+12V通过电阻R302对C303电容充电,当充电到⒈4V时。三极管Q309导通,Q305导通,继电器J吸合。充电时间即为延时接通负载时间。
  电源电路(如图3所示):该机电源电路提供以下电压,±80V供功放电路使用;±12V供前置放大IC(JRC4558D)用电;±12V供保护电路用电。±SOY整流桥堆为RS807四个并联。保护电路+12V通过稳压电路提供。
图3 电源电路原理图
  二、维修
  1.功放电路维修:测绘出电路图后,就觉得功放电路并不复杂。该机功放电路故障大多数为二级达林顿管烧坏。故障现象为一开机就烧保险。另-种常见故障就是中点电压失衡,-般为Q112与Q113,Q109与Q110配对不好。若中点电压为电源电压+80V或-80V,这种情况就是第-级达林顿管饱和导通。出现一管饱和导通的原因大多数为差分电路故障。
  正常情况下,该机末级功率管b极电压为±0.53V.第一级达林顿管b极驱动电压不正常,有以下几种情况:(1)Q112与Q113三极管本身有问题,或发射极电阻R141和R148开路。(2)偏置三极管不正常,或附属电路不正常。(3)第二级推挽式电压放大电路不正常。例如:Q109、Q110三极管不正常,或电阻R129、R128开路或变值。二级差分电压及负反馈不正常也会影响第一级达林顿管b极驱动电压。
  2.保护电路维修:该机保护电路有两种故障:一是功放电路没有故障,但继电器不吸合;二是功放电路有故障,但保护电路不动作。
  第一种情况有以下几种原因:(1)喇叭保护电路+12V供电不正常。(2)Q305或Q309三极管损坏,继电器不得电。(3)集成块MCl4093不正常或外围电路不正常,使Q309截止。(4)Q301或Q302击穿,使Q309截止。
  第二种情况有以下几种原因:(1)集成块MCl40093损坏。(2)Q305或Q309损坏。
  该功放电路印刷板上标志错误:Qx4& 标示是C标示是
C2383.应该Q305为C2383, QWx4 为Cl815.
因为,C2383要比C1815功率大。若按印刷板装对应型号三极管,则C1815易损坏。
  3,维修实例:一台奥马0MHREA-209专业功放,开机即烧10A保险管。
  测末级管±80之间的电阻为0Ω。用数字式万用表二极管挡测末级管PNP与NPN管b-c极之间的电阻为0,拆去末级管,测±80V之间的电阻仍为0欧。拆下测第一级达林顿管Q112与Q113均击穿。
  由于原管型号为C2073和A940,在本地市场很难买到正品管,决定用拆机原装管C2215和A985代换。装上后开机测末级管b极驱动电压为±0.53V.
中点电压为25mV,把末级管装上,测驱动电压与中点电压不变。判断功放电路已工作正常。
  但试机时喇叭保护电路仍不工作。最后查出是三极管Q305的b-c极开路。更换后,开机继电器能吸合,试机听音正常。
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美国 ETC QB-6360专业功率放大器电路
这种大功率功放与ETC的其它配套设备在舞厅、会堂、舞台等场合使用较多。因没有现成的资料,根据实物绘制了的电路图,从图中可看出该功放的电路很有特点。现将其电路特点简介和整机电路提供给大家。该机属纯后级功率放大器,图一是单个声道的前置放大电路,信号输入端的卡侬插座和6.5大插座均采用平衡式输入方式,能与调音台进行标准的平衡配接。由三芯线输入的热冷端信号分别送到运算放大器NE5532的正反相输入端,放大后信号经音量电位器控制后送到OCL功率放大电路。该机把OCL的差分输入和电压放大部分与后面的推动输出分开,与前置电路设置在一块电路板上,这是该功放的特点之一。这样设置能有效的减小后边大电流电路分布干扰和功率元器件温度升高的影响。
  输入级采用双差分电路,正负电源稳压成15V后为差分电路提供恒流源,同时也为运算放大器提供双电源。电压放大采用复合管放大方式是又一特点,高倍率的电压放大为后级提供足够的驱动电压。左右声道这部分电路设置在同一块电路板上,用插接线与后级电路连接。
  图二是一个声道的OCL电路的电流放大和功率输出部分组成的功率板电路图,两个声道各成一块电路板安装在各自的大散热片上。连接线把前置的正反相驱动电压送到功率板,又把功率板上的正负电源、接地线、末端反馈信号送到前置板。电流放大采用两级放大是它的第三个特点,先是一对中功率管,接着又是一对大功率管。推动级采用大功率的2SC43可见其输出功率非同一般。功率输出使用六对2SC43,供电电压是正负90V,最大输出功率应接近千瓦。
  该机设置了多种保护措施,图三是扬声器保护电路和电源启动延迟电路,扬声器保护电路与常见电路一样,特点是电源启动延迟电路的设置。图四是电源电路,电源变压器是1000W的大环牛,变压器次级双交流70V整流后滤波电容是四个6800uF的电解电容。开机瞬间滤波电容的充电电流是非常大的,瞬间的大电流很可能摧毁供电保险或造成供电系统的波动。将30W10欧姆金属壳限流电阻串联在初级输入电路中,开机瞬间的充电电流将因它的压降而受到限制。数秒后滤波电容充电结束,启动延迟电路继电器JK闭合,短接了限流电阻恢复正常供电。这部分延迟电路延迟时间比扬声器保护电路延迟时间短,不影响整机的正常工作。TR、TL是分别固定在两功率板散热片上的温度继电器,当整机温度过高时这两个温度继电器由常闭转为断开,整机停止供电,起到安全保护作用。图四是散热风扇控制电路,采用两个LM35温度传感器也是该机的第五个特点。刚开机时风扇是经100欧姆电阻压降后供电,电压低转速慢。当使用中散热片温度上升后两个固定在散热片上的LM35输出电压的变化经运算放大器比较后驱动继电器Jka、JKb吸合,短接压降电阻使风扇高速转动,加速热量排放。
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如何用淘汰的大功率音频功放做稳压电源电路拜托各位了 3Q如何用淘汰的大功率音频功放做稳压电源.
万众wan502
两个变压器就可以做个很好的隔离电源 .进口变压器还可调节电压..其它大功率管.电容.桥堆都是不错的 查看原帖>>
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功放管与稳压电路图
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设计制作一款HI-FI音响电源
来源:www.hifidiy.net
发布者:韩镄(BG5CJT) 李宏伟 诸荩锋
版权:原创
在集成电路流行前,人们用分离元件制作稳压电源。后来,三端稳压IC开始流行,这些IC使用简便,体积小,性能不俗,价廉物美。如果你不在乎价格,市场上有很多改进型的集成稳压可以买到,所以现在的DIYer很少有人愿意回到用分离元件自己制作稳压电源。
在集成电路流行前,人们用分离元件制作稳压电源。后来,三端稳压IC开始流行,这些IC使用简便,体积小,性能不俗,价廉物美。如果你不在乎价格,市场上有很多改进型的集成稳压可以买到。所以现在的DIYER很少有人愿意回到用分离元件自己制作稳压电源。
但是,集成三端稳压也有一些致命的缺点:
1、输入输出电压或电压差有限制;比如78系列最高输入电压是35V,317系列输入输出压差必须保持在35V以内。
2、大电流输出能力有限;受制于产品封装以及内部调整管的性能,大部分三端稳压芯片仅可提供1A的输出电流能力,好点的也最多达到3A。
3、纹波抑制能力有限;受制于内部集成的741一辈爷爷级运放的增益带宽积和转换速率指标,大部分三端稳压的纹波抑制能力相当有限。尤其是在较高的频率下,仅是低频的1/10能力都没有。
上述缺点严重限制了传统三端稳压芯片在音频电路尤其是在需要高电压,大电流的情况比如功放等上面的应用。那么,我们DIY是否有能力做到性能超越三端稳压,成本不高,适用范围广的分立元件稳压电路呢?其实,拥有一个好的运放,一些常规电阻电容,一个好的参考电压源以及一些常规的晶体管,只要我们不追求体积,DIYer完全可以做出超越三端稳压IC的线性稳压电源!
要实现超越,我们必须先研究清楚常规三端稳压电路的工作机理,并回顾和总结前人所设计制作的优秀之作,并吸取其精华,利用日新月异的新器件,新思路,来设计并制作适合业余DIY的分立模拟稳压电源。
一、线性稳压电源如何工作?
这个是个标准的线性稳压器的简化方块图:
线性稳压器简化图
上图为串联型线性稳压电源,因为调整三极管是串联在输入和输出中间的。通过控制调整三极管的基极电压的方法来控制三极管输出脚的电压。连接误差放大器的一个输入脚的是参考电压VREF。连接误差放大器另一个输入脚的是一个电压分压器的中点电压。任何运放都会通过调节输出电压的方式来使两个输入端保持平衡。在这个图里,误差放大器的输出端连接到了一个NPN三极管的基极上,误差放大器输出电流到三极管的基极上,三极管电流从集电极向发射极流动,相当于从调整管基极吸取电流。一个运放只要有几十毫安的驱动力,就可以控制好调整管的电流。
设参考电压为5V(VREF),R1/R2=3。由于误差放大器同相端为参考电压保持不变,而运放总是要保持两个输入端的平衡,所以,他会不断调节自己的输出电压一直到分压电路中点即反相端出现5V为止。由于分压比为4,所以最终的输出电压VOUT将保持在20V,这是一个不断循环的过程,最终达到了稳压效果。
当然,这个简单的设计并非完美。误差放大器只会快速摇摆,参考电压也会有误差,稳压电源输出阻抗高导致电压失落。所有的元件都不同程度的存在温度漂移现象。此外,所有的部件都有噪音产生,而且随着温度上升而恶化。
二、高性能分立稳压电源的发展经历
回顾几十年来模拟分立元件串联稳压电源的发展,大体上有以下四款较经典的电路值得学习和借鉴:
1、 Sulzer 稳压电源
1980年2月Mike Sulzer 在The Audio Amateur杂志发布了下款稳压电源:
Sulzer稳压电源
这个设计特点如下:
(1)使用高速低噪音NE5534作为误差放大器;
(2) 在运放供电V+处,未稳压电压通过一个低转折频率的RC低通滤波器(R3 及 C3+C4)大大地过滤掉纹波,基准稳压管的噪音也被另一个低通滤波器R4和C5给降低了;
(3) 反馈回路中采用较大的电容C1,R2与C1 从一个较低的转折频率开始滚降,所以高频噪音没有被误差放大器放大。输出电压是VREF & (R2/R1 + 1);
(4) 采用5534运放。的新芯片,现在已经很普通了。一般而言,在317电路里面的误差放大器大致接近741运放的性能,当误差放大器的性能得到提高后,相应的稳压电源的性能也得到了提高。
1981年1月Sulzer在The Audio Amateur又发表了一篇文章。仅仅是一些细节上的改良而没有增加太多复杂程度,主要修改有:
(1) 使用一个LM317作为一个预稳压;
(2) 用一个精密的参考电压源代替稳压管;
(3) 将调整三极管的集电极直接连接到未稳压的供电上;
(4) 增加一个大功率三极管组成达林吨形式以取得更大的输出电流能力;
最值得一提改进是增加的预稳压。他使调整管上的电压降接近稳定,改进了他的性能。同时也取消了误差放大器V+端的低通滤波器,不仅节约了部件而且降低了阻抗,使运放的性能得到了提高。
1987年1月在The Audio Amateur杂志,Jan Didden 也发表了Sulzer稳压器的变种。他使用了一个7818作为预稳压器并用一个7805作为一个参考电压,另外他使用了比Sulzer稳压器原先使用的性能更好的三极管来做调整管。[page]
2、Sulzer-Borbely 稳压器
也是在1987年1月发表的,本身是为了适应动圈唱机前级而做的设计。Borbely的改进是个值得肯定的设计。电路见下图,其特点如下:
Sulzer-Borbely 稳压器
(1)使用了一个LM317作为预稳压器。
(2)使用了band-gap(带隙)技术的参考电源LM336。和稳压管相比他们的主要特性是电压跌落要好的多,但他们的噪音要比掩埋型稳压管大。由于音频系统中并不需要使用低电压降的特性,所以我认为使用一个掩埋型稳压管LM329应该更好一些。无论如何,band-gap带隙型参考源的使用仍然是对传统稳压管的噪音以及稳定性的一次改良。只要你不在乎更大的电压跌落,我认为掩埋型的稳压管似乎更好一点。
3、Jung超级稳压器
最后我们来看Jung稳压器。Jung在1995年TAA杂志发表的电路,电路如下图:
Jung超级稳压器
Jung稳压器和Sulzer稳压器最主要的区别是:
(1) 采用更好的调整管(D44H11);
(2) 调整管采用不同的驱动电路;Sulzer稳压电源中的误差放大器按照标准的方式取得电压调节功能:通过改变误差放大器输出电流来控制调整管的电压降。而Jung稳压器则采用了一个不同的稳压机制。在Jung稳压器中,一个恒流源(Q2和关联电路)将电流推送到调整管的基极,误差放大器则吸收为保持设定输出电压而富余的电流。(这个连接到运放输出的二极管就是解释了为什么运放只能吸收电流的原因)。这样设计的好处是恒流源间接限制了稳压器的最大输出电流,并保持在一个合理的范围内。而Sulzer稳压器在输出短路的情况下将损坏调整管。
(3) 没有预先稳压器;
(4) 采用更好的运放(AD797),运放输入加入保护电路;和原始Sulzer设计一致,运放的V+端有一个低通滤波器(R3, C2)。显然这是个可有可无的设计,取决于运放自身的PSRR指标。调整管的集电极直接连接到了非稳压电源的输入处,而不象原始Sulzer电路一样接在低通滤波器之后。这保持了大电流通路的低输入阻抗并降低对运放供电回路电流的影响。误差放大器输入口的二极管提供了过压保护。虽然一些运放内部已经有了并联在正负输入两端的保护二极管,但外部二极管比内部二极管能通过更大的电流。
(5) 密参考源(LM329);掩埋型稳压,噪音较低。
(6) 远距补偿。这个版本的电源的印刷板设计需要有些技巧。首先,R2和R8不要象画原理图一样直接连接到调整管的的输出点上。而他们靠在一起,并放一根短线在两者中间。第二,在电路原理图中使用了两个接地符号,每个符号是个单独的星型接地。调整管输出点和R2/R8连接点处分别引出两根线走到最终输出的正接点。这样会让误差检测电路可以对整个稳压电源的输出带载而产生的误差感应正确。两个不同的星型地分别引出两根线到最终输出的负接点,这样从控制和检测电路部分被旁路到地的噪音只有在负载/检测点被混合,所以误差放大器可以同样控制这些误差。
如果你使用了两个独立的线从控制和感应地接到了负载上,你应该将非稳压的电源供应的负端也接到负载负端,以避免接地有回路环。但是,同样要注意远距检测带来的风险:他极大提高了误差放大器反馈回路的反馈程度,但是,接入此回路的长引线也同时增加了不少寄生电容和寄生电感。如果加上了远距补偿,你必须测试电源是否震荡,尤其是使用了Jung推荐的高速运放比如AD797之类。[page]
4、Jung超级稳压器2代
2000年4月在Audio Electronics 杂志发布,Walt Jung针对1995的版本对他的稳压电压进行改进而发表了一个新的版本:
Jung超级稳压器二代
其分析如下:
(1)LM317预稳压器。Jung对于预稳压器的应用显然比Sulzer 和 Borbely高明。在这里317是个浮动的设计,所以预稳压器的输出总是保持比稳压调整管输出大一个固定的数值。如图电阻数值,预稳压器达到2.3V的电压降,且可以连续输出1.5A的电流而没有任何问题(取决于317芯片的极限电流)。预稳压器减少了本身依靠误差放大器要消灭的纹波,也减少了恒流源的误差,同时承担了一部份调整管要承担的耗散功率。但使用预稳压器唯一的缺点是使整个稳压器的压降增大,达到了5V的水平。
(2)误差放大器电源的连接。注意V+是取自稳压电源的输出。误差放大器使用的是经过稳压的干净的电源而非简单滤波的非稳压电源。显然R3和C2已经在此电路中没有存在的必要了。C3也必须去掉,因为你不能在误差放大器的V+添加更多的薄膜旁路电容,否则由于输出电容的阻抗太低,将使运放变得不稳定。
(3)误差放大器输出端连接的一个二极管是个6.8V的稳压管。这将使稳压器的启动更可靠。这在Jung的原始版本电路中是可有可无的,但Jung认为在这个电路是必须的。使用了稳压二极管,误差放大器的输出在稳压电源启动的时候将接近负供电电压并锁定。
(4)使用了AD825运放。Jung认为AD797在较强的RFI(射频干扰)环境下有问题,主要是其敏感的输入端会感应某些信号并导致输出不稳定。FET输入级的运放对这种情况则不那么敏感。发射极接有负反馈电阻的双性型三极管作输入的(运放)芯片在这里也可以工作;Jung推荐AD817。可见,做好电源,一个相对高速的运放以及一个强壮的输出级是多么的必要。
(5)降低恒流源的默认电流。D44H11的最小HFE是60,所以这个电路的最小电流输出大约是330ma。(恒流源的电流=2V-0.6V/249R=5.5ma)如果你参照这个做个镜像的负稳压电源,互补管D45H11的最小HFE是40,则最小输出电流大约是225ma。
三、进一步的提高Jung超级稳压器的性能
仔细分析Walt Jung的电路后会发现,其相对于经典的三端稳压电路来讲,最主要的是将运放的供电由稳压后的电源提供,这样前端的噪声就不会影响运放而产生噪声,虽然运放的PSRR通常还是很高的,但是在极限性能的要求下就显的不足。
由稳压后电源提供运放的供电会带来一个问题,就是运放是控制稳压的,但是自身的供电又是由稳压后的电源得来的,所以这会带来一个启动的问题,因为在最坏的情况下,运放没电,不控制三极管导通,输出没电,然后运放也就始终没电,这样就永远也无法启动。所以原电路的D2采用了IN5235的稳压二极管来提供一个初始的启动电压。
Walt Jung电路
在Walt Jung电路的基础上再做些小的改动,就能达到低于1uV噪声的极限性能了。
首先要解决的是电压基准带来的低频雪崩噪声,虽然LM329是深埋型的稳压二极管,其雪崩噪声已经比普通的稳压二极管小多了,但还是不够,深埋型稳压二极管中噪声最低的是LTZ1000,但这颗价格高昂,通常用在超高精度电压基准中,温漂性能优异,但这不是我们电源应用中所需要的。在这里,我们用LED来取代稳压二极管,LED不靠雪崩效应来维持其导通压降,所以先天就没有雪崩噪声,只有散粒噪声。散粒噪声是白噪声的一种,所有半导体器件都无法避免,通过R2和C6的低通滤波器过后,就可以几乎忽略其带来的噪声。LED的缺点是直流精度低,而且会有一定的温度漂移,但是我们作为电源使用的话,通常电源都是不需要很精准,比如说+15V和+15.5V,都能使电路很好的工作,不会有任何影响。所以我们在这里舍弃了直流精度来达到消除雪崩噪声的目的。同样D4, D5取代了原先的稳压二极管,也不用并联电容来抑制一些雪崩噪声了。
Walt Jung有提到过原电路会受到RFI的影响,所以改用了对RFI不是很敏感的运放,但是这些运放的噪声比较大。不足以达到&1uV的性能。通过对PCB布线的优化,特别是运放的供电走线的研究,完全可以达到很好的抗RFI的效果,不再需要特殊的运放。所以这里用了AD797或者更新型的ADA4898-1。这2款运放的噪声都达到了0.9nV/sqrt(Hz)。
适当的减小电阻的值,电阻的热噪声和阻值成正比,选用了金属薄膜电阻取代普通的厚膜电阻进一步的降低了电阻带来的噪声
最后还需要提到的就是PCB布线的影响了,虽然笔者对于模拟电路的布线还是有几分自信的,但是要达到&1uV噪声的性能,又要有足够抗RFI的能力,也还是修改几次PCB,最终才如愿所长。[page]
以下是最终的板子与部分元件,基本都是以全贴片设计。
由于贴片元器件焊接要求比直插元件要高,所以尽量焊台,风枪都备置齐全。
焊接时候,按从小到大顺序,我的习惯是先把IC都焊上,然后在焊接其他。
贴片阻容按总从小到大顺序,逐个焊接。
然后把整流部分也焊接好。
接下去是主滤波的焊接,更容易了,装完后,贴片部分都完成了。
剩下的把直插的管子与插座装上即可。下面用安捷伦 34401A来测试下噪声,验证下上面理论的结果。先测测34401A的机器底噪。
测试是3.2uv,然后测本电源带300ma动态负载时候的交流噪声。
发现是3.9uv,那就是本电源的噪声是0.7uv,达到了之前设计要求。
最后,来测一个LM317带100ma动态负载时候的噪声做对比。
结果是660uv,噪声要大近千倍。
参考文献:
1、1974年2月&IC Regulated Power&(IC稳压电源)Walt Jung
2、1997年1月 &Regulator Excels in Noise and Line Rejection& Walt Jung
3、1997年6月 &Low-Noise Power for Analog Circuits& Walt Jung
4、IC Op-Amp Cookbook(IC运放手册)Walt Jung
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