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標題: 一款超低紋波hifi電源設計資料 [打印本頁]

作者: zhihx 時間: 2018-4-23 12:25
標題: 一款超低紋波hifi電源設計資料
文件中的設計方法非常好，介紹給大家！
設計制作一款超低噪音超低紋波 HIFI電源在集成電路流行前，人們用分離元件制作穩壓電源。后來，三端穩壓 IC 開始流行，這些 IC 使用簡便，體積小，性能不俗，價廉物美。如果你不在乎價格，市場上有很多改進型的集成穩壓可以買到。所以現在的 DIYER 很少有人愿意回到用分離元件自己制作穩壓電源。
但是，集成三端穩壓也有一些致命的缺點：
1、輸入輸出電壓或電壓差有限制;比如 78系列最高輸入電壓是 35V，317系列輸入輸出壓差必須保持在 35V 以內。
2、大電流輸出能力有限;受制于產品封裝以及內部調整管的性能，大部分三端穩壓芯片僅可提供 1A的輸出電流能力，好點的也最多達到 3A。
3、紋波抑制能力有限;受制于內部集成的 741 一輩爺爺級運放的增益帶寬積和轉換速率指標，大部分
三端穩壓的紋波抑制能力相當有限。尤其是在較高的頻率下，僅是低頻的 1/10 能力都沒有。
上述缺點嚴重限制了傳統三端穩壓芯片在音頻電路尤其是在需要高電壓，大電流的情況比如功放等上面的應用。那么，我們 DIY 是否有能力做到性能超越三端穩壓，成本不高，適用范圍廣的分立元件穩壓電路呢?其實，擁有一個好的運放，一些常規電阻電容，一個好的參考電壓源以及一些常規的晶體管，只要我們不追求體積，DIYer完全可以做出超越三端穩壓 IC的線性穩壓電源！要實現超越，我們必須先研究清楚常規三端穩壓電路的工作機理，并回顧和總結前人所設計制作的優秀之作，并吸取其精華，利用日新月異的新器件，新思路，來設計并制作適合業余 DIY 的分立模擬穩壓電源。
一、線性穩壓電源如何工作？
這個是個標準的線性穩壓器的簡化方塊圖：

上圖為串聯型線性穩壓電源，因為調整三極管是串聯在輸入和輸出中間的。通過控制調整三極管的基極電壓的方法來控制三極管輸出腳的電壓。連接誤差放大器的一個輸入腳的是參考電壓 VREF。連接誤差放大器另一個輸入腳的是一個電壓分壓器的中點電壓。任何運放都會通過調節輸出電壓的方式來使兩個輸入端保持平衡。在這個圖里，誤差放大器的輸出端連接到了一個 NPN 三極管的基極上，誤差放大器輸出電流到三極管的基極上，三極管電流從集電極向發射極流動，相當于從調整管基極吸取電流。一個運放只要有幾十毫安的驅動力，就可以控制好調整管的電流。
設參考電壓為 5V（VREF），R1/R2=3。由于誤差放大器同相端為參考電壓保持不變，而運放總是要保持兩個輸入端的平衡，所以，他會不斷調節自己的輸出電壓一直到分壓電路中點即反相端出現 5V 為止。由于分壓比為 4，所以最終的輸出電壓 VOUT將保持在 20V，這是一個不斷循環的過程，最終達到了穩壓效果。

當然，這個簡單的設計并非完美。誤差放大器只會快速搖擺，參考電壓也會有誤差，穩壓電源輸出阻抗高導致電壓失落。所有的元件都不同程度的存在溫度漂移現象。此外，所有的部件都有噪音產生，而且隨著溫度上升而惡化。
二、高性能分立穩壓電源的發展經歷
回顧幾十年來模擬分立元件串聯穩壓電源的發展，大體上有以下四款較經典的電路值得學習和借鑒：
1、 Sulzer 穩壓電源
1980 年 2 月 Mike Sulzer 在 The Audio Amateur雜志發布了下款穩壓電源：