试验制作3运放恒压恒流实验室电源

barracuda

在一个国外的电子制作网站上看到了这个3运放恒压恒流实验室电源
输出电压0-30V 电流0.002-3A可调，足够平时使用
分析了一下电路，感觉这个电路虽有不足，但是应该还是一个不错的电路
为了验证这个电路的性能，先按原版做一个试试
然后查漏补缺，修改不足，再设计制作自己满意的电源

原作者提供了一份PCB图纸
不过话说回来，布线布得不错，元件排列得也很整齐
但是您这PCB里一个致命的缺陷就没有注意到？！
不是说洋人的东西就是最好的，对这个图纸稍作修改

利用热转印方式制作PCB
热转印是这样的，很多人问为什么转印的效果不好
原因有很多，最重要的是打印机的好，硒鼓是不是原装无所谓
但一定是在普通纸上打印没有漏粉，字迹清晰，墨色浓厚才行
其次，PCB的预处理方面，上面一定不能有油污，可以我一般都是先用洗衣粉刷洗
然后清水洗净，纸巾吸干水，太阳晒干或者台灯烘干



热转印有缺陷的地方，用油性记号笔予以补全




腐蚀过后，锃亮的PCB制作完成


钻孔


OK，大头搞定了，开始备料
主整流管选用的是安森美原装的1N5825，主要是因为这里电压低
用肖特基管可以尽可能降低压降减少发热



其中对于运放的选择上
原作采用的是3只TL061，翻了半天手上偏偏没有TL061
不过对于一个电源来说，对运放要求不高
于是决定如下搭配：基准电压用LM709，电流采样用LM312
电压放大嘛，什么uA741，LM709，OP07，OP37，LM301这些一起招呼
甚至杀鸡用牛刀使用珍藏的AD544
哪个好用用哪个，除了TL061，手上单运放有很多


开始码件，自然是先从最矮的开始
而且先阻容，后为硅




主运放的位置很关键，暂时用芯片座，这样可以方便更换



我这人做东西有个习惯，喜欢边做边调试
比如做个收音机，一定是先从低频做到高频
装好低频上电测试，有问题解决问题，没问题继续组装中频电路
同样做好中频继续上电调试，直到全部电路完工
最后再来个统调
这个电源也不例外，电源的3个运放分别用作基准源，电流放大器，电压放大器
这里我就先把基准电源部分做好，上电先调试这部分


运放LM709+2.5VZiner组成的基准电源电路


果然，问题来了：
按正常设计，基准源应该输出5V左右电压，可是测试发现，基准电路的实际输出只有1.2V
稳压二极管上压降为0.6V，而且整个基准电路工作电流大（24mA），运放LM709发热
排除了D8接反的问题，排除了金封运放接错管脚问题，排除了供电电压过高的问题
更换了2只全新的LM709，问题依旧
无意中用示波器一看，基准输出的根本不是平滑的直流电，而是一个峰值约2.2V，周期约2.5ms的脉冲！

这是怎么回事？！


查找原因，仔细阅读DataSheet发现，原来LM709和uA741，TL061，LM312这些运放不一样
LM709需要接2只补偿电容才能正常工作
这里没有接补偿电容，导致自激振荡，于是输出自然不良

解决方案：在LM709的1脚和8脚间接入一只4700pF瓷片电容，
5脚和6脚间接入一只220pF瓷片电容
再次测量运放输出为5.05V，示波器观察为平滑直流波形，运放也不热了
问题解决。


基准电路解决完毕，下面开始调试稳压部分





调整管选用的是2SD1403，没什么特殊的原因
只是因为这管子手上好几十只，根本用不完，抓来就用
各项指标在这里足够


稳压电路没有遇到波折，一次搞定



最后是稳流部分，装上最后一只电流采样的运放和电位器
电源就完工了





最后就是上电调试了，因为前面都是一步步边做边调试的，所以没有统调
直接就正常工作了



接了个6V 0.7A的小灯泡作为负载


这是恒流模式，处于恒流模式时，板上的恒流指示灯会亮起


最后总结一下这个电源的试验感受：
首先这个电源完全可以满足业余各种试验需要，恒压、恒流转换灵敏，过渡稳定
输出电流平滑，调节方便，成本低廉，制作难度低。
缺点也是显而易见的
第一是电路复杂，基准电源那部分完全可以用一个简单的TL431代替，性能不低于OP+Ziner
其次，没有输入电压切换电路，原作者设计的是0-30V输出，最大电流3A，如果在电压低，电流大的情况下
调整管上损耗严重，效率低下
还有就是这个PCB的设计，大电流走线仅用0.5mm的布线，还绕来绕去
被我修改了

sjh327

不错，很漂亮的制作工艺！

清风碧雪

还有人鼓捣这个电源，这个电源原设计是输出24V的，能做到输出30V有些勉强的，主要是运放的供电已经接近极限了。

3512435

这个电路功率管用5200行不行，我想用来扩流

junshunh

楼主的理论及做工堪称上流，制作严谨、扎实、确实是高手所为！

3512435

这个电路能否做继电器双电压切换

清风碧雪

3512435 发表于 2015-5-29 14:44
这个电路能否做继电器双电压切换

此电源是靠3倍电压放大来实现电压调节的，改成继电器切换，运放供电需另行供电。这样会出现一个问题就是一旦继电器接触不良的时候，电源还是有输出的，这个输出电压来自于运放，但这时能输出的电流是很小的，而且是推动管与调整管集电极接在一起进行切换的状态，但这样Q1的工作点被破坏，将失去保护的功能。如果将推动管直接接到运放供电的电源上，在继电器接触不良的时候，输出电流就不能不考虑了。

guanmu

工艺严谨，有空了也捣鼓一下

382222536

高手啊！学习中……要学的太多了！