基于测量可调节的30V-4A线性电源
电源是电子学中最受欢迎的主题之一。调节电源有两种主要类型：线性电源和开关电源。两种电源类型都有一些优点和缺点，但是，线性电源具有更好的线路和负载调节指标，并且在输出端具有较低的噪声，特别是当电源可调且输出负载时；尽管其效率低于开关电源。我介绍了可调节的30v-4a线性电源，该电源可提供恒定电压和恒定电流调节。电源的输出噪声低，已使用siglent sds2102x plus示波器的功率分析功能进行了测量。所有组件封装都是通孔，因此您不需要任何特殊的焊接工具。让我们开始吧！
硬件部件：
lm338× 1个
irlz44× 1个
78l09× 1个
lm358× 1个
技术指标：
输入电压（最大值）：35v ［30v，经过测试的最大值］
输出电压（最小值）：1.28v
输出电压（经最大测试）：27.35v ［28.9vin，空载，25c］
输出电流：1.1ma至4a（最大连续）
输出噪声（空载）：6-7mvpp
输出噪声（1a负载）：6-7mvpp
输出噪声（2a负载）：8-10mvpp
a：电路分析
图1显示了该设备的示意图。该设计包括两个主要部分：主调节器电路和限流电路。
图1可调电源示意图
p3是kf128-4pin块端子，用于将输入和输出线连接到电路。c4，c5和c6用于降低输入噪声。d1和d2是保护二极管。也可以使用肖特基二极管代替d1和d2。
ic3是lm338 5a正线性稳压器［1］。r3为调节器提供输出反馈路径，p2为5k多圈电位器，用于调节输出电压。c7电容器已被用来减少噪声。c9，c10和c11用来降低输出噪声，但是它们连接到另一个接地参考，即q1的漏极引脚。
q1是irlz44 n沟道mosfet ［2］，它借助ic1来限制电流。ic1和q1组合如何进行电流限制的理论有点复杂，以后的视频中将对此进行解释。ic1是lm358著名的运算放大器［3］。r2是由三个并联的3.3r-10w电阻组成的负载电阻，等于30w-1.1r电阻。
c3和r1建立了一个rc滤波器，可减少来自负载电阻的噪声。c1和c2也用于降低噪声。ic2是一个78l09调节器［4］，用于为ic1提供稳定的电源轨。c8已用于降低ic2的输出噪声。p1是5k多圈电位器，用于设置电流极限。最后，r4是一个基本的负载电阻，它吸收几毫安的电流，以稳定无负载下的电源输出。
b.pcb布局
图2显示了pcb布局的最新版本。它是两层pcb板，所有组件封装均为通孔。对于大多数用户而言，焊接非常容易。高载流径的厚度为4.5mm。您应该在彼此之上安装三个3.3r-10w电阻器以构建r2，因此r2是三个3.3r-10w电阻器的并联电阻，等于1.1r-30w电阻器。
图2可调电源电路的pcb布局（最新版本）
我的组件库存储中没有几个组件的组件库。因此，与往常一样，我使用了samacsys组件库，并为ic1 ［5］，ic2 ［6］，ic3 ［7］和q1 ［8］安装了缺少的库（示意图符号，pcb尺寸，3d模型）。您有两个选择来安装和使用组件库。您可以访问componentsearchengine.com，下载并导入cad软件中的库，也可以使用samacsys cad插件（图3）。几乎所有已知的电子设计cad软件都受支持［9］。我使用了altium designer，因此我使用altium插件［10］安装了组件库（图4）。
图3 samacsys插件支持的所有电子设计cad软件
图4 samacsys altium插件中的选定组件库
图5显示了组装好的pcb板。
焊接元件完全没有问题。pcb铜，丝网印刷和阻焊层的质量非常好。
图5电源电路的组装pcb板
c.测试与测量
您可以在视频中找到有关电压和电流测试的更多信息，但是，我也在此处放置了一些有关输出噪声的测试结果。这些测试已使用siglent sds2102x plus示波器［11］进行。该示波器引入了一个方便的功能，称为“电源分析”，使用户可以对电源进行各种测试。我使用了“功率分析”选项的“输出纹波”功能。
图6显示了空载时的输出噪声。图7显示了1a负载下的输出噪声，图8显示了2a负载下的输出噪声。该电路可以连续提供高达4a的电流，但是，请使用较大的散热器并准备良好的通风。
图6空载时电源的输出噪声系数
图7 1a负载下电源的输出噪声
图8 2a负载下电源的输出噪声
d.物料清单
图9显示了物料清单。必须使用两个3针xh连接器将两个5k多圈电位计连接到板上。
图9可调电源项目的物料清单
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输出电流：1.1ma至4a（最大连续）
输出噪声（空载）：6-7mvpp
输出噪声（1a负载）：6-7mvpp
输出噪声（2a负载）：8-10mvpp
a：电路分析
图1显示了该设备的示意图。该设计包括两个主要部分：主调节器电路和限流电路。
图1可调电源示意图
p3是kf128-4pin块端子，用于将输入和输出线连接到电路。c4，c5和c6用于降低输入噪声。d1和d2是保护二极管。也可以使用肖特基二极管代替d1和d2。
ic3是lm338 5a正线性稳压器［1］。r3为调节器提供输出反馈路径，p2为5k多圈电位器，用于调节输出电压。c7电容器已被用来减少噪声。c9，c10和c11用来降低输出噪声，但是它们连接到另一个接地参考，即q1的漏极引脚。
q1是irlz44 n沟道mosfet ［2］，它借助ic1来限制电流。ic1和q1组合如何进行电流限制的理论有点复杂，以后的视频中将对此进行解释。ic1是lm358著名的运算放大器［3］。r2是由三个并联的3.3r-10w电阻组成的负载电阻，等于30w-1.1r电阻。
c3和r1建立了一个rc滤波器，可减少来自负载电阻的噪声。c1和c2也用于降低噪声。ic2是一个78l09调节器［4］，用于为ic1提供稳定的电源轨。c8已用于降低ic2的输出噪声。p1是5k多圈电位器，用于设置电流极限。最后，r4是一个基本的负载电阻，它吸收几毫安的电流，以稳定无负载下的电源输出。
b.pcb布局
图2显示了pcb布局的最新版本。它是两层pcb板，所有组件封装均为通孔。对于大多数用户而言，焊接非常容易。高载流径的厚度为4.5mm。您应该在彼此之上安装三个3.3r-10w电阻器以构建r2，因此r2是三个3.3r-10w电阻器的并联电阻，等于1.1r-30w电阻器。
图2可调电源电路的pcb布局（最新版本）
我的组件库存储中没有几个组件的组件库。因此，与往常一样，我使用了samacsys组件库，并为ic1 ［5］，ic2 ［6］，ic3 ［7］和q1 ［8］安装了缺少的库（示意图符号，pcb尺寸，3d模型）。您有两个选择来安装和使用组件库。您可以访问componentsearchengine.com，下载并导入cad软件中的库，也可以使用samacsys cad插件（图3）。几乎所有已知的电子设计cad软件都受支持［9］。我使用了altium designer，因此我使用altium插件［10］安装了组件库（图4）。
图3 samacsys插件支持的所有电子设计cad软件
图4 samacsys altium插件中的选定组件库
图5显示了组装好的pcb板。
焊接元件完全没有问题。pcb铜，丝网印刷和阻焊层的质量非常好。
图5电源电路的组装pcb板
c.测试与测量
您可以在视频中找到有关电压和电流测试的更多信息，但是，我也在此处放置了一些有关输出噪声的测试结果。这些测试已使用siglent sds2102x plus示波器［11］进行。该示波器引入了一个方便的功能，称为“电源分析”，使用户可以对电源进行各种测试。我使用了“功率分析”选项的“输出纹波”功能。
图6显示了空载时的输出噪声。图7显示了1a负载下的输出噪声，图8显示了2a负载下的输出噪声。该电路可以连续提供高达4a的电流，但是，请使用较大的散热器并准备良好的通风。
图6空载时电源的输出噪声系数
图7 1a负载下电源的输出噪声
图8 2a负载下电源的输出噪声
d.物料清单
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