麻烦高手们帮我分析一下这个电路

只看该作者 · 2007-4-23 17:28

最近做了一个简单的稳压电源,输入40V左右直流,输出30V直流.经过测试,如果不带负载,电压非常稳定,纹波也很小.但是当电流输出达到100mA时,电路会产生几十千Hz,大概10mV左右的纹波.如果把电流继续加大,纹波的频率也会变大,纹波的幅度也跟着变大.
我需要这个电路输出0~2A的电流,这个纹波对后面电路的影响非常大,请各位高手帮忙分析一下,我应该怎么去消除这烦人的纹波?

3万 · 2007-4-23 18:02

这是LF356、9014、TIP122、TIP3055构成的大环路负反馈在该频率上相移达到了180度且此时增益大于1，所以产生了振荡。
从图中看好像对该稳压电源的响应速度要求并不高，如果是这样，可以考虑降低运放这一级的带宽。

只看该作者 · 2007-4-24 08:51

刚来看看回复.
谢谢maychang的分析和建议.

降低运放的带宽,是不是就是选用速度较低的运放?
在这个位置,我在选用的时候就考虑使用速度比较快的,因为后面的负载工作在一个高速的负反馈状态,大概在1~10MHz之间吧.
但是由于负载功率加大,产生较大的振荡纹波,严重干扰了后面的电路.
到底是响应速度不够快引起的附加振荡还是该电路的响应速度过快?
我想也与基准电压的稳定有关系吧,如果把431的电源放在稳压前的+40V上呢?

针对上面的疑问和方法一会儿我再去试试,希望能得到改善.

4万 · 2007-4-24 08:54

只看该作者 · 2007-4-24 11:17

我将运放换成AD844高速运放,结果振荡的更厉害了,呵呵
又将运放换成OP07,结果好了许多,先前那现象消失了(目前只观察到输出500mA).看来maychang说的是正确的.
我把431的电源放在稳压前的+40V上,有一点点改善,但还是不很理想.
但是,输出大电流的时候偶尔会有些抖动,不知道是什么原因引起的.

3万 · 2007-4-24 11:47

这个电路绝对做不到。
实际上，负载以10MHz频率变化，输出稳定靠的是稳压器输出端的470uF和104电容，不是靠反馈电路实现的。
要降低运放带宽，在运放反相输入端到TL431之间加个电阻，再在运放输出端到运放反相输入端加个电容。

只看该作者 · 2007-4-24 13:35

开始的问题更严重,发现这个问题的时候,觉得是470uF电容小了,我就并了一个4700uF的电容上去.有所改善,但是没有根本解决问题.
不知道 maychang 说的在运放输出端和反向输入端之间应该加多大的电容.
之前我试过使用103的独石电容,也试过471的独石电容,结果更糟糕.

只看该作者 · 2007-4-24 17:14

通过上面的一些实验,得出一个结论:应该是散热片散热能力不够,导致加大负载时调整管发热严重,稳压能力降低.
使用低频带精密运放在输出端加大滤波电容将431的电源接到前面都能改善输出纹波系数.

3万 · 2007-4-24 17:33

1、散热片大体上与此无关，这里只有TIP3055发热，该管是射极输出，与温度关系很小。
2、这里并不是“纹波”或“纹波系数”，是反馈放大器的振荡。纹波一般是工频的整数倍频率，这里不是，而且随负载变化其频率也变化。
要消除此现象，应该从改变反馈放大器的开环幅频和相频特性入手。最简单的方法是降低运放这级的增益，其次是将运放的高频增益降低，比较复杂的是使用频率补偿方法。
如果你有仿真软件，不妨仿真一下看看该电路的幅频和相频曲线，调整元件参数或增加元件，尽量离产生振荡的条件远一些。
还不放心，那就请版主awey或者chunyang或者computer00来帮忙分析。

4万 · 2007-4-24 20:30

调整管在大电流时的放大倍数一般较低，取值为10，驱动管放大倍数取值20（都取保守值），总的放大倍数为200，输出2A的电流时，复合管的驱动电流要10mA，而你的电路中的基极电阻为10K，压差约为10V，驱动电流为1mA，电流余量不够，改小10K的电阻试试。
关于纹波问题，看看是电源本身还是负载引起的，先用纯电阻负载试试，如果没有纹波，那就是负载引起的，这样才好对症下药。

只看该作者 · 2007-4-24 22:02

请问上面的IN4007在这边是什么用的啊？

只看该作者 · 2007-4-24 22:11

TIP122 + TIP3055 + 单位增益稳定的OP Amp部分肯定是稳定的，问题出在9014上，共发射极电路额外的增益导致了电路的不稳定。

引入适当的输出电容ESR，或者降低9014这一级的增益至接近1可解决问题。

3万 · 2007-4-24 22:24

输入突然短路，输入电压为零，输出电压则由于存在比较大的电容而保持原输出电压，这样调整管两端电压与正常工作时相反，调整管发射结将被击穿。

楼上说得很对，9014的增益比较高，正是这个“额外的增益”使闭环不稳定。
awey 建议减小10k电阻，该电阻减小后9014的增益同比减小。

只看该作者 · 2007-4-25 08:38

非常感谢maychang 、awey和qczq。
我这里安装了一个Multisim 2001，之前有仿真过一些电路，但是偶尔会出问题，有些不信任它了，所以也就没有怎么用了。
看了awey的详细分析，还是先前做电路时自己在复合管驱动电流上估计的太小了。只有先改改电阻试试，至少可以降低9014的增益。
关于发热问题，我这里目前没有合适的散热器，严重发热时应该也会导致该电路不能正常工作吧。
qczq谈到引入适当的输出电容ESR，能否谈详细一点，这方面我没什么经验。谢谢！

只看该作者 · 2007-4-25 11:09

或访问以下链接：http://www.national.com/nationaledge/jul02/article2.html
http://focus.ti.com/lit/an/slyt187/slyt187.pdf
个人认为要计算Po/Pa还是比较麻烦的，但是降低9014这一级的增益相对简单。