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SPEEDO高速併联稳压

09-08 11:59:43 | http://www.5idzw.com | 电子制作 | 人气:739
标签:电子小制作,http://www.5idzw.com SPEEDO高速併联稳压,http://www.5idzw.com

正电压端的电路如下


负电压端稳压电路如下
  相较于过去DZ的几款稳压,这个电路略微复杂,不过当我们切割起来看时,就很容易理解。稳压区隔为两大部分,第一部份是所谓的恆流电流,这部分提供一个稳定的电流,电流当然是要给负载,也就是稳压后面接的DAC、前级….使用的,不过,在串联稳压中,是负载要多少、稳压给多少(想想用消防水管灭火的观念,火多大,水就得浇多少,但要是帮浦不够力?);但是在併联稳压中,却是一开始就把电流准备得好好的,你要10mA,我就先准备100mA,就算你一瞬间需求爬上30mA,我还是游刃有余。

但话说回来了,如果负载只要10mA,稳压却提供了100mA,那多的90mA怎么办?总不能逼负载吞下去,于是乎,我们利用Q7来吞下这个多余的电流(以正电压电路为范例讨论),因此Q7跟负载(再强调一次,稳压的负载,就是前级、DAC)是併联的,反正一共就是100mA,要嘛就是Q7吞下去,要嘛就是负载喝下去,反正大家轮流吃来吃去,但因为电流已经准备得好好的了,所以随要随有,不像串联稳压,要吞下几mA,还得先去开开水龙头……..

併联稳压的第二部分,就是所谓的误差放大,说真的,我比较喜欢用「误差校正」来称唿,因为你讲误差放大,很容易造成误会,我们稳压就是要稳、稳、稳,怎么会弄出一个放大误差的东西?这个翻译可能并不是太好。

误差校正,顾名思义,就是要把输出电压的变化抓出来,然后快速的修正,这才能称为稳压。注意,电压之所以会变化,有几个可能性,除了墙壁上的AC电压会波动之外,负载也会造成电压的变化,而误差校正电路,就是会随时追踪输出端负载对电压的影响,然后进行快速的平衡、维持在一个原始的设定点上。说穿了,其实稳压就是一个放大DC直流电压的放大器(这对刚玩扩大机的人来说可能无法理解),而这个误差校正放大器,也就会决定稳压的音色表现。以本电路来说,採用差动放大+电流镜的架构,提供相当高的增益来负责放大直流的工作。

电压的调整幅度
对DIY玩家来说,最关切的,应该是SPEEDO高速併联稳压能够提供多少的电压调整范围?首先我们看看,SPEEDO高速併联稳压的输出电压调整机制在哪里?请参考电路图中的R17与R7。R17是一个500欧姆的可变电阻,利用这个可变电阻的调整,我们可以控制LM334的输出电流,而这个输出电流就会反映到R7这个电阻上,当LM334的电流提高时(VR的电阻降低),R7上的电压降提高,而R7上的电压提高之后,输出电压也就会随之升高了。

调整的关键在哪里?就在LM334。过去,我们可以使用许多方式来控制电流多寡,譬如FET,但FET必须先挑过,或者使用晶体搭配二极体、电阻构成的恆流源,但这会造成电路的复杂化,衡量目前能取得的电子元件,LM334应该是最容易取得、性能优异,价格也合理的,一个电子零件能存活十年之久而依旧被广泛的使用,必有其道理。另外,因为在讨论区公布时,也有网友提到LM334会影响併联稳压的速度?其实这是一个绝对错误的观念,刚刚提到了,基本上稳压可以视为一个直流迴授放大器来看待,而直流放大器的速度(Slew Rate迴转率)其实决定于放大器的架构与设计,在这边,放大器就是差动+电流镜,LM334仅是提供参考电压所需的电流,要求是够高的阻抗(理想的恆流源,追求高阻抗;理想的恆压源,追求低阻抗)。

LM334原厂资料连结

有兴趣的朋友,不妨去下载LM334的相关资料,就会发现这实在是一个非常好用的元件,只要用一个小电阻就可以获得你想要的电流,而且还非常的稳定呢!假设跨在LM334上的电阻为R,则LM334能提供的电流为68.1/I=R,其中R的单位是欧姆、I的单位是mA,所以当我们使用R为34欧姆时,可以获得2mA的电流。我们可以发现在DZ的稳压中,使用不少的34欧姆,其实就是用来让LM334提供2mA的电流。

立民兄,LED怎么不亮了?
DZ这个版本的併联稳压是由网友Johnson所Layout规划与试做,他的龟毛,相信大家都可以从PCB照片上的佈局看出来,兼顾工整与功能性,实在不简单:

Johnson试做版本的照片,绿色的端子比较丑,但这试制品,实际仍以下图的蓝色高品质端子为主:    

当我们在DZ第一次贴出这个第一次贴出这个照片时,读者的反应很有趣:「那个绿色的端子台很丑」,哈哈,别担心,那只是一个试做,针对手边的零件进行初步的样品制作,而在我这边,也在取得样品后(其实也是试做了两次,所费不赀,套件啰,总得做到比较完美才行),动手造了一部SPEEDO高速併联稳压,顺便拍几张照片,作为网站公布之用。

SPEEDO高速併联稳压採用纯晶体设计,特别适合那些重度DIY玩家使用,使用弹性大,但装机并不困难,只要细心不弄错零件,大概花个半小时就可以装配完成了。整片PCB没有任何印刷上的瑕疵,不过,我们同时印刷了零件编号与零件数值,如此一来,我们如果针对读者的不同需求来设定不同的电阻时,也比较容易沟通(譬如有的读者可能希望要更大的电流,就可以把15欧姆电阻改为10欧姆,但就会更热啰)   SPEEDO高速併联稳压完整零件表(EXCEL档)

採用LED担任恆压源,算是SPEEDO高速併联稳压的小小技巧,为什么使用LED,而不使用Zener稳压二极体?或者使用1N4148这种二极体来提供约2V的电压降?理由很单纯,就是因为LED可以提供非常低的杂讯,远低于1N4148二极体,而Zener稳压二极体因为工作于崩溃区,所以杂讯更大(所以很多Zener旁边併联电容,就是考虑到杂音的问题,希望让电容吃掉这些杂讯,但却会让稳压的速度慢下来)。当然,照DZ过去设计稳压的玩法,也可以使用LM336这个恆压源,不过,这种搞法比较不好玩,有个LED发亮,其实还有不同的好处喔!


散热片旁边的LED,提供超低杂讯的恆压源!


话说SPEEDO高速併联稳压在我家快乐唱歌的某天,Johnson兄急急来电,说怎么玩到一半LED就不亮了啊?翻开电路看了看,注意到了没?其实LED是跨在输出与输入电压之间,所以,当输出电压与输入电压无法提供足够的压降时,就不能让LM334正常工作,提供足够的电流给LED,点亮LED,而只有LED顺利点亮之后,前面的恆流电路才能提供整个併联稳压所需的输出电流!发现到什么好处了吗?

许多人在使用稳压时,经常忘记「输出入压差」的重要性,只有输入跟输出电压维持一定的压差时,稳压才能真正的稳定工作。以LM337来说,输出入之间至少要有3V的压差才能让稳压正常发挥,而这个併联稳压也一样,当「LED」顺利点亮之后,也就意味输出电压够稳定了,而Johnson兄提到的LED没发亮的问题,就是因为输出电压调得太高的关系,所以没有提供足够的压差。我觉得,这个LED的存在实在颇有用处,他至少可以提醒玩家,这个电路的工作状态,还有,是否工作于理想状态。

SPEEDO高速併联稳压的应用场合?
最后要提到的,则是这个SPEEDO高速併联稳压的应用场合。基本上,在不需更改任何零件的前提下,本稳压可以提供约150mA的电流,取代目前使用中的所有DZ稳压,提供前级、DAC、后级驱动级、电子分音器所需的电压,至于输出电压的高低,则取决于输入电压。当搭配T96 O型变压器(也就是我们暱称的超级小馒头)的15-0次级时,最高输出电压约为正负18V,最低电压则可以低于5V。

所以用SPEEDO高速併联稳压取代DAC稳压应该是不错的点子,至少在正负12V电压那边(也就是类比滤波器那边的电压需求),可以完全替代,如果要给5V使用,那得将电流提高,怎么提高呢?简单,只要把输入端的15欧姆电阻降低到10欧姆左右即可提供更充裕的电流。或许读者会有一个疑惑,为什么不一开始就设定很高的输出电流?这是因为我们不希望併联稳压过度发高烧,随然我们使用了50W以上功率的晶体、虽然散热片面积远大于一般稳压,不过,有多少、吃多少,该吃几碗饭、就煮多少米,白白浪费电力也是可惜啦!

如果你嫌过去的稳压不够好玩,没有提供你充分的弹性调整空间,那就来玩玩这个SPEEDO高速併联稳压吧,光是DZ原始的设定,就足以让你的系统有惊艳的提升表现,如果有空调调不同的偏流设定,享受高温的热度,也是音响DIY玩乐的一大趣味!

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