直流穩壓電源是任何電子電路試驗中不可缺少的基礎儀器設備，基本在所有的跟電有關(guān)的實(shí)驗室都可以見(jiàn)到。對于一個(gè)電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，直流穩壓電源也是必不可少的。要得到一個(gè)電源，一般有兩種方法：一是購買(mǎi)一臺成品電源，這樣最為省事：二是自己制作一臺電源（因為你是電子愛(ài)好者），當然相比于第一種方法會(huì )麻煩很多。很顯然這篇文章不是教你如何去選購一臺直流穩壓電源…… 基本的恒壓恒流電源結構框圖如圖1所示。由電壓基準源、調整管、誤差放大、電壓取樣以及電流取樣組成。電壓基準源的作用是為誤差放大器提供一個(gè)參考電壓，要求電壓準確且長(cháng)時(shí)間穩定并且受溫度影響要小。取樣電路、誤差放大和調整管三者組成了閉環(huán)回路以穩定輸出電壓。這樣的結構中電壓基準源是固定的，電壓和電流的取樣電路也是固定的，所以輸出電壓和最高的輸出電流就是固定的。而一般的可變恒壓恒流電源是采用改變取樣電路的分壓比例來(lái)實(shí)現輸出電壓以及最高限制電流的調節。
圖1 ?基本恒壓恒流電源框圖 圖2? 基本穩壓電源簡(jiǎn)圖 圖2中所示的是一個(gè)基本輸出電壓可變的穩壓電源簡(jiǎn)圖，可以很明顯地看出這個(gè)電路就是一個(gè)由運算放大器構成的同相放大器，輸出端加上了一個(gè)由三極管組成的射極跟隨器以提高輸出能力，因為射極跟隨器的放大倍數趨近于1，所以計算放大倍數時(shí)不予考慮。 輸入電壓V+通過(guò)R1和穩壓二極管VD產(chǎn)生基準電壓Vref，然后將Vref放大1+R3/R2倍，即在負載RL上的得到的電壓為Vref（1+R3/R2），因為R3可調范圍是0~R3max，所以輸出電壓范圍為Vref~Vref（1+R3max/R2）。這不就和我們常用的LM317之類(lèi)的可調穩壓芯片一樣了，只是像LM317之類(lèi)的芯片內部還集成了過(guò)熱保護等功能，功能更加完善，但是也有它的弊端，主要因為它是將電壓基準、調整管、誤差放大電路都集成在了一個(gè)芯片上，因此在負載變化較大時(shí)芯片的溫度也會(huì )有很大的變化，而影響半導體特性的主要因素之一就是溫度，所以使用這種集成的穩壓芯片不太容易得到穩定的電壓輸出，這也正是高性能的電壓基準都是采用恒溫措施的原因，比如LM399、LTZ1000等。 圖3 ? 一只正在FLUKE 8808A 五位半數字萬(wàn)用表中“服役”的LM399H 圖3是我從FLUKE 8808A五位半數字萬(wàn)用表中拍的恒溫電壓基準LM399H。扯遠了，言歸正傳（欲了解更多關(guān)于電壓基準源的知識，請參看以前《無(wú)線(xiàn)電》雜志2008年第7期中張利民老師有關(guān)電壓基準的文章）。這種以改變取樣電阻阻值來(lái)改變輸出電壓的穩壓電源應用是比較普遍的，圖4照片中是我們實(shí)驗室中大量使用的穩壓電源，就是使用調節取樣電阻阻值來(lái)調節輸出電壓的，電壓電流的顯示是使用一片專(zhuān)用的電壓測量芯片ICL7107實(shí)現的，這種電源價(jià)格低廉易于普及，但也有顯而易見(jiàn)的缺點(diǎn)，因為進(jìn)行電壓調節的可變電阻經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間使用會(huì )出現接觸不良的情況，這導致的后果是相當嚴重的，假設你正在將電壓從5V慢慢地向6V調整，因為某個(gè)點(diǎn)電位器接觸不良，相當于電位器開(kāi)路，從圖2可以看出，R3開(kāi)路的話(huà)，輸出電壓就是能輸出的最高電壓，那么你心愛(ài)的電路板就可能會(huì )回到文明以前了。 圖4 常用的穩壓電源 圖5 Agilent E3640A數控穩壓電源 所以更高端的電源如圖5所示的Agilent E3640A采用數字控制的方法來(lái)實(shí)現電壓以及電流調節的，使用按鍵或旋轉編碼器進(jìn)行設定，這樣就根除了調節環(huán)節的隱患。 然而一切事物都不可能完美，因為數控電源的輸出電壓都是以最小步進(jìn)電壓值為間隔的離散的電壓點(diǎn)，所以不能像模擬控制的電源那樣輸出連續的電壓。但這個(gè)缺點(diǎn)對我們平時(shí)的實(shí)驗基本沒(méi)有影響，所以這樣的電源在我們看來(lái)還是“完美”的。這篇文章要講的就是制作一個(gè)這樣“完美”的數控恒壓恒流電源。圖6就是這臺電源的實(shí)物照片。 圖6 本文所講述的數控穩壓電源 圖7 面板特寫(xiě)
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