【導(dǎo)讀】本文這款0-30V/10A可調(diào)穩(wěn)壓電源，本制作電路極為簡單，所用元器件均為易購常見元器件，成本很低，制作工藝簡單，對(duì)制作人員的技術(shù)要求難度低。而其性能表現(xiàn)卓越，工作穩(wěn)定可靠，基本可以滿足普通電子愛好者平時(shí)的試驗(yàn)需求。
“工欲善其事，必先利其器”！對(duì)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
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(duì)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(duì)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(duì)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(jí)，從其次級(jí)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(chǎng)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(duì)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(hào)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(duì)高頻信號(hào)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(duì)于控制變壓器B1初級(jí)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)載異常或輸出端短路時(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(duì)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(cè)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(cè)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(cè)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)榈碗娢唬瑥亩?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(duì)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(jí)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(jí)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(jí)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(hào)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(cè)、輸出狀態(tài)指示部分電路提供穩(wěn)定的電源。
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元件選用
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(jí)220V繞組，次級(jí)12V、24V繞組和次級(jí)9V繞組。其中次級(jí)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(jí)直流電阻較低，而且次級(jí)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(jí)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(duì)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(hào)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(duì)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(duì)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。或者也可以換用數(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！
制作方法
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(cè)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！
注意事項(xiàng)
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(cè)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(jí)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，這是正常現(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(duì)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(duì)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(cè)電路檢測(cè)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(cè)電路檢測(cè)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(jí)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。
