线性稳压电源设计

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线性稳压电源设计

    我想，很多人都忽略了电源在整个放大器中的作用。事实上，经常能在网上看到一些很不错的设计，就是电源简单了些，很多人仅仅使用78XX/79XX或317/337供电就算完事了。这在很大程度上制约了整个放大器的性能。我曾经看到有人说，“放大器实际上是一个电源调制器”，我觉得他说的太对了！放大器最终输出的信号在很大程度上说，是来自于电源的。电源对于放大器，就像饭对于人一样，你要是给它吃饱、吃好了，那它准能出好声。
     好了，闲话不多说。这里，我仅仅想以串连稳压电源为例子，向大家说明如何设计，使其拥有最佳性能。图A是串连稳压的简化图。这种结构是串连稳压的最初原型。Uout＝Us＋Vbe。由晶体管的输出特性曲线可知，Uout会随着Uin的变化而有细微的变化，并且随着温度的变化，Vbe也会变，所以这种电路的稳压特性并不好。因此，人们引入的负反馈技术。图B是改进型。这种电路负反馈深度不够，改进所得效果不理想。图C是再改进型。这个电路中除了基准源外还新添加了放大器。这使得反馈深度变得很深，电源性能得到了很大的提升，这个电路模型一直沿用到现在。下面，我以这个电路结构来说明一些问题。
    很明显的，我们把Us去掉，换成一个输入信号，那么它就是一个放大器了。所以，把稳压电源当作一个放大器来设计就对了。正因为是个放大器，所以作为基准的Us相当重要，它的噪音，稳定度，纹波等都会被放大器放大以后输出。所以一个好的电源，首先就是要有一个好的基准。人们首先会想到用电池作基准。这当然是好的，但是用电池要注意的一点就是它会因为外部电路和内部的自放电效应使得电压越来越低，这在很多场合是不行的，如果外加充电，就失去了用电池的意义了。所以我赞成使用TL431之类的精密稳压源作基准，我同时还建议使用恒流源给它供电。不要说TL431本身已经是精密稳压源了，再使用恒流源就没必要了。事实上恒流源的高阻抗，对抑制由电源而来的噪音是有好处的。
    处理完基准源，就剩下放大器了。关于放大器的设计，已经讲了很多了。我也说过，很多朋友对放大器的设计是很有一套的，所以，就不再细讲。通常，我们利用差分电路的高共模抑制比来减小各种飘移，与差分电路经常一起出现的镜像恒流源在这里也可以用一下，提高增益嘛。对于高精密电源，我们还可以适当的多加两级直流放大电路来提高开环增益，加深负反馈。不过这里要注意的一点就是，要防止自激。其他的，我们还可以使用辅助电源Ux给放大器供电，如图D所示。我也说了，这个放大器的输出不仅跟基准Us有关，还跟它的供电有关，不要忘了它是电源调制器嘛，所以由高素质的Ux给它供电，对改善整个电源的性能是很由帮助的。
    哦，对了，突然想起，那个电源调整管VT有射级输出跟集电极输出之分。显然，集电极输出的开环增益要高些，负反馈要深些，但是，相对而言，集电极输出电路的输出阻抗要大些，瞬态响应相对要差些，适用于固定负载，所以我认为用在给前级或电流变化不明显的电路供电很不错。值得注意的是，集电极输出的电路需要接启动电阻R，如图E所示，需要等VT2导通以后，VT1才会导通，有一定的延迟，这在某些场合是不允许的。另外，有人跟我说“电源也有互调失真，负反馈不宜过深”，但距今为止，我还没有看到相关书籍有提到这个的。我觉得，就算确实有互调失真这一说，对于固定负载，输出电压是不变的，互调失真不就没有了么？所以给前级供电时，大家放心大胆的使用深度负反馈吧。J
    有的时候，大家能看到稳压电源跟放大器有些不同。电源可以用另外一种补偿手段对输出纹波进行抑制。如图F，Rx由Uin跨接到放大器的反相输入端。这个补偿是要在实际电路做好以后细心调整的，不能过大也不能过小。还有，很多电源还使用两级稳压来进一步减小纹波，这也是可取的，不过电源的效率会降低哦。
暂时，我就只想到这些了，先说到这里吧，以后有机会再补充。
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