一款超低紋波hifi電源設(shè)計(jì)資料

ID:314369 · 發(fā)表于 2018-4-23 12:25

文件中的設(shè)計(jì)方法非常好，介紹給大家！
設(shè)計(jì)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(wěn)壓電源。后來，三端穩(wěn)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(jìn)型的集成穩(wěn)壓可以買到。所以現(xiàn)在的 DIYER 很少有人愿意回到用分離元件自己制作穩(wěn)壓電源。
但是，集成三端穩(wěn)壓也有一些致命的缺點(diǎn)：
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(nèi)。
2、大電流輸出能力有限;受制于產(chǎn)品封裝以及內(nèi)部調(diào)整管的性能，大部分三端穩(wěn)壓芯片僅可提供 1A的輸出電流能力，好點(diǎn)的也最多達(dá)到 3A。
3、紋波抑制能力有限;受制于內(nèi)部集成的 741 一輩爺爺級運(yùn)放的增益帶寬積和轉(zhuǎn)換速率指標(biāo)，大部分
三端穩(wěn)壓的紋波抑制能力相當(dāng)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(diǎn)嚴(yán)重限制了傳統(tǒng)三端穩(wěn)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(yīng)用。那么，我們 DIY 是否有能力做到性能超越三端穩(wěn)壓，成本不高，適用范圍廣的分立元件穩(wěn)壓電路呢?其實(shí)，擁有一個好的運(yùn)放，一些常規(guī)電阻電容，一個好的參考電壓源以及一些常規(guī)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(wěn)壓 IC的線性穩(wěn)壓電源！要實(shí)現(xiàn)超越，我們必須先研究清楚常規(guī)三端穩(wěn)壓電路的工作機(jī)理，并回顧和總結(jié)前人所設(shè)計(jì)制作的優(yōu)秀之作，并吸取其精華，利用日新月異的新器件，新思路，來設(shè)計(jì)并制作適合業(yè)余 DIY 的分立模擬穩(wěn)壓電源。
一、線性穩(wěn)壓電源如何工作？
這個是個標(biāo)準(zhǔn)的線性穩(wěn)壓器的簡化方塊圖：

上圖為串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源，因?yàn)檎{(diào)整三極管是串聯(lián)在輸入和輸出中間的。通過控制調(diào)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(diǎn)電壓。任何運(yùn)放都會通過調(diào)節(jié)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(fā)射極流動，相當(dāng)于從調(diào)整管基極吸取電流。一個運(yùn)放只要有幾十毫安的驅(qū)動力，就可以控制好調(diào)整管的電流。
設(shè)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(yùn)放總是要保持兩個輸入端的平衡，所以，他會不斷調(diào)節(jié)自己的輸出電壓一直到分壓電路中點(diǎn)即反相端出現(xiàn) 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(huán)的過程，最終達(dá)到了穩(wěn)壓效果。

當(dāng)然，這個簡單的設(shè)計(jì)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(wěn)壓電源輸出阻抗高導(dǎo)致電壓失落。所有的元件都不同程度的存在溫度漂移現(xiàn)象。此外，所有的部件都有噪音產(chǎn)生，而且隨著溫度上升而惡化。
二、高性能分立穩(wěn)壓電源的發(fā)展經(jīng)歷
回顧幾十年來模擬分立元件串聯(lián)穩(wěn)壓電源的發(fā)展，大體上有以下四款較經(jīng)典的電路值得學(xué)習(xí)和借鑒：
1、 Sulzer 穩(wěn)壓電源
1980 年 2 月 Mike Sulzer 在 The Audio Amateur雜志發(fā)布了下款穩(wěn)壓電源：

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