先进低压差线性电源设计

今天给大家搞一个高深的是我从网上看到的一篇挺有意思的文章，只不过讲的有点深，对于一些朋友可能还没有怎么基础过，所以在文章最后会给大家放一些单片机其他的学习资料，文章看着懵的话可以到文章最后看其他资料。

好了进入今天的主题先进低压差线性电源设计

一、线性电源的演变

1、第一代线性电源

说到电源的演变，第一个就是人们耳熟能详的7805系列，做电子的几乎没有人不知道它，三端稳压的代表，至今仍在使用，至今已经几十年了，可惜 虽然尚能饭否，但是依然掩饰不住夕阳近黄昏！它的技术已经远远落后时代！

第二个要从国产家电开始，从80年代开始流行的录音机、电视、冰箱，那就是第一代电源的设计，典型的电路图如图1。

 

图一：第一代先行电源

 

第一代线性电源显得很简单，性能差强人意，主要的问题如下：

• 作为朱功率开光管的 Q1压差大，驱动损耗较大。
• 稳压二极管作为基准精度低！
• 误差放大回路放大倍数低，输出电压精度差！

2、第二代线性电源

针对第一代线性电源的问题提做了改进，见图2，主要该进如下几个方面：

• 用专用基准电路替代了稳压二极管，精度和稳定性都有很大提高
• 用放大器替代了三极管误差放大电路，放大倍数提高非常大，电源的精度有很大提高

 

图2：第二代线性稳压电源

 

第二代线性电源依然存才的问题

压差高，典型压差还是在2.5-3V,驱动损耗较大

3、第三代线性电源

针对第二代电源改进功率调整电路设计，把NPN性结构改为PNP型结构，这一结构逇改变看似不经之间，但是效果惊人，直接把线性电源的压差从2-3V拉低到0.2V，这是笔者设计中经常采用的方案！适合应用在中大电流的线性电源中，也可以设计成电源芯片，做成一个类似78系列的三端稳压经典。

4、第四代线性电源

数字化、智能化线性电源，使用数字化技术，可以精确的控制输出电压和和时序，可以实现程控线性电源的功能，还可以通过网络、电脑、手机等对电源实施控制和监控！可以根据工作条件自动调整工作模式，降低功耗！这是未来发展的趋势和潮流！

二、线性电源的设计

1、功率调整电路的设计

（1）调整管的选择

选用低内阻功率管作为调整管，可以降低调整管的损耗，目前先进性能的功率管还是进口的，比如安森美等。

（2）调整管压差的设定

根据条件给功率调整管设计合适的压差，虽然第三代已经能够低至0.2V，但是还是要根据具体的电路和要求设计合适的压差，太低容易出现失控，太高功耗太大，设计合适的压差是一个很有重要的问题。

2、误差放大的设计

（1）物产放大器的选择

误差放大器的噪声，失调、速度等直接关系到电源的性能个成本，一个常用LM358几角钱，但是一个高精度、高速、低失调的放大器可能几十元上百元。

（2）误差放大器的补偿设计

为了使电源达到稳定且反应迅速的目的，运算放大器的选择至关重要，选好放大器以后面临的难题就是整个控制回路的稳定，可以在放大器上设计合适的补偿回路，取得一个稳定和响应速度的折中点！

通常可以先通过仿真的方法设计一个 模型，然后通过实践测试调整补偿参数！

3、电源基准的设计

（1）结构性的改进

电源基准如何做到既价格低廉又性能优越，是有很多要考虑和改进的地方，比如把电源基准供电由调整管前面改到后面，没有增加一分成本，可是性能却提升了很多！

（2）性能的提升

基准电源对于设备的精度和稳定性有着至关重要的作用，温度稳定性、时间稳定性等，是性能与成本的综合！

3、完善的保护电路设计

保护电路的设计至关重要，这一点对只学习课本不做工程的学术派相当的严重，因为保护电路一旦有点闪失，就会损坏真个电源系统，因为用户的使用是不可控的，会有很多意外发生！

（1）过流保护

过流保护和短路保护这是电源必备的重要设计

• 中小电流的保护设计方案

直接检测采样电阻方法，这是目前使用最多的方法，缺点是电阻有损耗，电路设计要做到可靠和简洁又一定难度。

• 大电流方案

使用小得取样电阻，队取样电阻的电压进行放大，然后再处理，常用的匀速放大器有CA3140等，这一方法的优点取样电阻损耗较小，但是因为误差较大难以精确控制电流，适合做最大限流性保护，不适合连续高精度的电流控制。

另一个方案是使用霍尔传感器，优点是精度高，适合大大电流，成本较高！

此外还有一些其它的方法，比如三极管压差检测法等，至今过流保护还是一个难题，有些保护电路看起来高大上，实际上形同虚设，反应速度可靠性都不好，难以达到可靠保护的目的。

（2）过温度保护

因为长期较大电流工作，频繁的过电流、散热设计不良，环境温度过高会导致调整管过热损 坏！因此要设计过热保护电路。可以采取热敏电阻、三极管PN结等简单实用的方法！

对一些要求较高的电路实用专用的温度传感器如LM35等.

（3）过功率保护

这是对过流保护的一种补充，有时候没有过流但是远超过功率管的最大功率也会导致功率管的损坏，有很多经典的功率保护电路，经典的乘积法，但是这些电路的实际效果如何还需要不断的探索和验证，我在我的高保真、低失真功放中遇到了此问题，并做了一些尝试，欢迎有兴趣的通知一同探讨！

 

 

- 零基础学习电子产品设计 -

http://www.makeru.com.cn/live/3727_1388.html?s=45051

- PADS-PCB原图绘制 -

http://www.makeru.com.cn/live/4006_1430.html?s=45051

- 老司机倾囊相授-PCB大牛修炼秘籍 -

http://www.makeru.com.cn/live/3472_1296.html?s=45051

- STM32 USART串口的应用 -

http://www.makeru.com.cn/live/1392_1164.html?s=45051