臺式電源，以及烙鐵和 手持式萬用表，是任何電子產品的必備品 實驗室工具箱。有些項目只需要一個常量 電壓供應，但更常見的是，正確測試和 調試項目需要各種電壓和 電流。可通過以下方式節省大量調試時間 使用高性能可調工作臺電源 隨意撥入電壓和電流。不幸的是，典型 通用可調臺式電源體積龐大且 昂貴 - 至少是性能更好的版本 - 以及 有許多限制。沒有一個是真正便攜的 （手持式）由于必要的散熱結構。 此外，即使是高成本電源也不支持零 電流或電壓，并且不能匹配瞬態和 此處所示的電源所展示的短性能。

凌力爾特的演示電路 DC2132A 是一款高性能、緊湊、高效的直流臺式電源

通過構建自己的高質量臺式電源來節省資金并釋放臺式空間。該電源的關鍵元件是 LT3081 線性穩壓器，它被一系列易于獲得的組件包圍 （參見圖 1）。LT3081 獨特的電流源基準和電壓跟隨器輸出放大器使得能夠并聯連接兩個線性穩壓器，以實現高達 3A 和超過 24V 的可調電流和電壓輸出控制。輸出端的線性穩壓器可抑制輸出紋波，無需大輸出電容，從而實現真正平坦的直流輸出和小尺寸。

圖1.混合模式直流臺式電源框圖。核心組件是并聯 LT3081，它產生低紋波輸出并設定電壓和電流限值。

在此所示的電源中，并聯 LT3081 之前有一個高性能、同步降壓型轉換器，在本例中為 40V、6A LT8612。無需散熱器或風扇，與具有功率晶體管的線性臺式電源形成鮮明對比，后者需要散熱器和強制氣流（風扇）來充分散熱。

LT8612 在高電流或低電流條件下有效地將 10V 降至 40V，以達到一個動態自適應輸出電壓，該輸出電壓仍略高于臺式電源 （LT3081 線性穩壓器的輸出）。LT8612 的輸出為低紋波，轉換在整個工作臺電源范圍內非常高效。LT3081 器件的功率損耗通過保持其輸入略高于壓差而得以降至最低。該臺式電源具有將電壓和電流限值調整至零的罕見能力。該混合模式直流工作臺電源的完整原理圖如圖2所示。

圖2.完整的 0V–24V、0A–3A 直流臺式電源。

并聯線性穩壓器穩定輸出，控制電壓和電流

線性穩壓器通常用于降壓轉換器的輸出端，以最小的效率沖擊抑制開關電源紋波。圖 3081 和圖 1 所示的并聯 LT2 線性穩壓器可降低 LT8612 的輸出紋波，并準確控制電源的恒壓和恒流輸出。LT3081 具有獨特的能力 （對于線性穩壓器） 可輕松并聯以實現較高的輸出電流。

圖 1 和圖 2 顯示了兩個并聯 LT3081 如何將單個 LT3081 （1.5A） 的支持電流加倍至 3A。只需幾個并聯連接和兩個小型10mΩ鎮流電阻，即可在兩者之間精確分配電流，而不會損失輸出電壓精度。現成的高質量 10k 和 5k 電位計在連接到 SET 引腳和 ILIM 引腳時提供 0V–24V 和 0V–3A 的控制。具有更多匝數和更高精度的電位計當然可以用來花哨一個人的臺凳供應。

臺式電源的最小電流限制為0A。只要 ILIM 電阻器減小到 3081Ω 以下，LT0 就能保證 200A 輸出電流。一個100Ω小電阻與ILIMIT電位計串聯，以最大化匝數范圍，并在兩個穩壓器并聯使用時仍保證零電流。

臺式電源的最小輸出電壓為0V。只要從輸出端拉出 3081mA 電流，LT0 就能保證 4V 輸出。實現此目的的最佳方法是使用一個負電源為兩個 LT8 引出 3081mA 電流。LTC3632 –5V 穩壓器很容易產生這種負負載，功耗很小，并且僅占用極小的電路板空間。

平坦負載調節和尖銳的 V 曲線

一旦目標電壓被精確撥入，您就不希望看到工作臺電源電壓隨著負載的增加、增加或減少而漂移。理想情況下，它應在整個負載電流范圍內保持平坦的調節曲線，直至電流限值（圖 3 和圖 4）。

圖3.直流臺式電源 V-I 曲線顯示 50A 至 0A < 3mV 負載調整率，從 3.1A 以上斷崖式下降。

圖4.可調電流限值將圖3的懸崖移動到3.1A至0.0A的任何值。

此處顯示的電源滿足此要求。LT3081 輸出在 0A 至 1.5A 范圍內幾乎保持平坦。最小 IC 加熱有助于將臺式電源的負載調節率保持在 50mV 以下，如圖 3 所示，即使采用 15mΩ 鎮流電阻，即使采用 10mV 電壓也是如此。線性穩壓器兩端的壓降為1.7V，同時驅動1.5A電流，采用DD封裝時，溫升僅為30oC，如圖5所示。

圖5.在高功率條件和短路條件下對臺式電源進行熱掃描顯示，直流臺式電源組件在不使用散熱器或風扇的情況下保持冷卻。

設置限流旋鈕應與電壓旋鈕一樣具有確定性。如果電流限制設置為 3.0A，則工作臺電源應正好在 3.0A 處進入電流限制，并且永遠不會提供更高的電流。高性能臺式電源必須證明電壓與電流調節曲線保持平坦，直到達到電流限值時從懸崖下降至0V。圖4顯示，無論電流限值設置在哪里，工作臺電源都能按預期工作。

同步降壓轉換器保持較高的整體效率

便攜式直流臺式電源可以在 0V 至 3V 之間的任何電壓下從 0V 至 24V 的輸入電壓產生 10A–40A，輸入至少比所需輸出電壓高 5V。輸入可以來自前端 AC/DC 轉換器，可在 19V、28V 和 36V 下隨時獲得。它也可以是一個簡單的 24VAC 變壓器、一個整流橋和一個 10mF 電容器，可提供大約 34V 的電壓和 1V–2V 的紋波。

電源的 LT8612 降壓型開關轉換器部分將 AC/DC 前端電壓 （10V 至 40V） 降至 0V 至略低于其輸入電壓之間的任何電壓?；?LT8612 的轉換器的低紋波輸出在并行 LT1 線性穩壓器兩端進一步下降 7.3081V，直至最終調節電壓，輸出上幾乎沒有紋波。

高效率保持涼爽

LT8612 同步降壓型器件可輕松支持 3A 電流，并且由于最短導通時間僅為 1ns，即使在一個相對較高的開關頻率 （7kHz） 下，也能高效地從高達 40V 的輸入降至低至 700.40V 的輸出。效率如圖6所示。高開關頻率下的高效率使得實現具有幾個小元件的轉換器成為可能，這些元件在高功率下保持冷卻。

圖6.各種輸入和輸出條件下直流臺式電源的效率和功率損耗。

差分反饋

LT8612 采用一種差分反饋方案（如圖 1 和圖 2 所示）將其輸出 （LT3081 對的輸入） 調節至高于基準電源輸出 （LT1 對的輸出） 7.3081V。當 LT3081 的輸入至少比其輸出高 1.5V 時，LT1 的工作效果最佳，此處使用 7.<>V 作為瞬態裕量。

差分反饋在輸出瞬變和短路期間繼續工作，如圖7和圖8所示。當輸出短路至GND時，LT8612輸出跟隨其至GND。當輸出隨著短路釋放或電位計的變化而突然增加時，LT8612 跟隨 LT3081 的輸出上升，努力保持比快速變化的輸出高 1.7V。一個尺寸合理的 100μF 輸出電容器足以在很寬的條件下為 LT8612 提供穩定性，同時保持相對較快的瞬態響應，盡管它的移動速度永遠不會像線性穩壓器那樣快。

圖7.5V、1A 至 3A 輸出瞬態響應顯示 （a） 低輸出紋波和 （b） LT8612 輸出跟蹤 LT3081 V外通過瞬態。

圖8.直流臺式電源可很好地承受 5V 輸出 （a） 過載瞬態和 （b） 短路瞬態。

這種設置可以擴展為使用 4 個并聯 LT5 線性穩壓器支持 3081.8612A 輸出電流。開關穩壓器無需更改，因為 LT6 具有 <>A 峰值開關電流能力。

精確的電流源戰斗 I設置溫度系數

臺式電源的輸出電壓可通過連接至 LT3081 對的 SET 引腳的電位計輕松手動調節。SET引腳將每個源極設置為50μA，其總電流乘以可調電阻即可產生適當的輸出電壓，無需額外的元件。然而，對于一個穩健的臺式電源解決方案來說，該電流可能不夠，因為它會隨著LT3081溫度而略有漂移。

消除電流漂移的一種方法是使用更高的電流源來驅動SET引腳電位計。LT?3092 是一款工作電壓高達 40V 的準確電流源，并用于利用一個 2k 電阻器來驅動一個準確的 4.24mA （以 10V 輸出）。當需要不同的最大輸出電壓時，其輸出電流很容易隨著設定電阻值的變化而調節。使用5V電源時，最大輸出電壓應為5.12V，使用15V電源時應為24V，使用24V電源時，最大輸出電壓應為36V。電路中采用一個輸入開關，以在電源開關關斷時切斷 LT3092 的電源。斷開此IC與V的連接在當開關關閉時，可防止其恒定電流為空載的工作臺電源輸出充電，從而避免工程師免受潛在的破壞性環境。

易于轉動的電位計旋鈕，用于電壓和電流

LT3081 SET 和 ILIM 引腳功能使得只需簡單地轉動一個電位計即可輕松地將輸出電壓和電流設置至任何電平。并聯 LT3081 共享相同的 SET 引腳連接和電壓以及相同的 ILIM 和 ILIM+?引腳連接。選擇10k和5k電位計可提供0V至24V和0A至3A輸出范圍（或略高于裕量）。電位計易于采購，可以從一系列性能和成本參數中進行選擇。

第 12 頁照片中顯示的工作臺電源具有單圈電位計，具有易于轉動的軸和直角 PCB 連接。如果您決定將 PCB 封裝在保護盒中，它們可以安裝在盒子的側孔上.金屬陶瓷濾芯的額定值為 150ppm/oC，而類似塑料濾芯的額定值為 1000ppm/oC，可防止時間和溫度漂移。較便宜的塑料電位計仍然非常適合在標準臺式電源上使用，或者十圈精密電位計可用于非常精細的電壓和電流限制調整。

如果 V外由于 I 引起的漂移設置溫度系數不是問題，LT3092 電流源可以去掉，10k 電位計可以用具有類似質量的 250k 電位器代替。

用于 0V 穩壓的負轉換器

雖然將 SET 電位計調低至 0V 并短路至 GND 是微不足道的，但 LT3081 必須從中拉出 4mA 電流才能運行至 0V。來自 V 的電阻預載荷外至 GND 僅在 V 時拉電流外不等于零，因此使用負電源來吸收來自 0V 輸出的電流。LTC?3632 負穩壓器是一款小型 ?5V 電源，其通過一個小電阻器在 ?8V 和一個 V 兩端吸收 ?5mA 電流是低于地電位 （?0.6V）。盡管 LTC3632 在電源開關關斷時關斷，但即使在輸出電壓高于 0V 時，當電源接通時，LTC8 仍會繼續運行。選擇負電流晶體管時必須小心，因為如果晶體管的熱阻抗超過24°C/W或負電流增加到-6mA以上，則250.10V壓降可能是重要的熱源。

短路和0A控制

LT3081 還提供了 0A 電流限制控制，而不管輸出電壓設置如何。當電流旋鈕一直向上轉動時，臺式電源在大約 3.1A 時實施尖銳的電流限制。如果負載增加到該點以上，其電壓似乎會從懸崖上掉下來。只需轉動旋鈕，即可將急劇的電流限制懸崖向下移動到任何其他值，一直到0A，如圖4所示。

最極端的過載情況是短路，它不僅將輸出推過懸崖，而且一直推到地面。臺式電源在短路時平穩地保持其電流限值，并將其 LT8612 輸出調節至 1.7V，從而通過 LT3081 提供有限的電流并進入短路。

瞬態短路的結果如圖8所示，顯示了IC的短路調節和短壽命輸出電容放電尖峰。如圖10所示，<1μs短路尖峰是常用高功率混合模式實驗室工作臺電源（具有類似設置）持續時間的500/9。圖9所示的持久放電尖峰可能會損壞測試設備，這是昂貴的常用通用臺式電源的缺點，因為功率晶體管速度低和/或輸出電容較高。

圖9.昂貴的 XH100-10 混合模式臺式電源的瞬態結果，與本文中描述的具有類似設置的直流臺式電源相比，該電源表現出較慢的瞬態和短路響應（圖 8）。

監視輸出

將萬用表或簡單的模擬顯示器連接到輸出，以產生準確的電壓讀數。添加另一個萬用表或與輸出串聯的顯示器，以獲得準確的電流讀數。如果希望避免增加與輸出串聯的額外檢測設備，IMON端子也可以用作電壓到電流轉換。

Sorenson XHR100-10 實驗室工作臺短路供電，限值為 1.5A

圖 10.DC 臺式電源具有低輸出紋波，適用于 60μF C 小的混合模式電源外.

交流/直流輸入

這種直流電源是在實驗室中即時產生恒定電壓或電流的便捷工具。只需使用 10V–40V DC 為其供電，打開開關，然后轉動旋鈕即可。由于這些便攜式臺式電源體積小且價格低廉，因此當需要多個電路輸出和電流時，這些便攜式臺式電源中的幾個可以由同一直流輸入源供電。

通過在前端添加一個簡單的 AC/DC 轉換器，可以輕松創建完全獨立的臺式電源。圖11顯示了一個簡單的120VAC至24VAC （5：1）變壓器、一個整流橋和一個10mF輸出電容，它們結合在一起產生34VDC，紋波很小。這種簡單的 AC/DC 轉換器可用于產生 22V 的最大臺式電源輸出。

圖 11.24VA 的簡單組合C（有效值）變壓器、整流橋和電容器為完整的解決方案提供 AC/DC 34V 前端。

整流橋應具有3A或更高額定值的肖特基二極管。如果它們運行過熱，您仍然可以通過使用一個 LT4320 理想二極管橋控制器和四個 MOSFET 來代替肖特基器件來減少電橋發熱，從而避免增加散熱器?？梢愿?0mF輸出電容的大小，以調整輸出紋波。在全功率下，10mF 電容將在 1V DC 輸入上產生約 ±34V 紋波。

您還可以通過連接任何額定值為 12V–36V、3A 的通用 AC/DC 黑匣子轉換器來拼湊通用臺式電源。從舊筆記本電腦上取出或從電子產品零售商處購買的任何 AC/DC 轉換器都應該可以工作。唯一的限制是臺式電源的最大輸出電壓應保持在低于輸入電壓源最小額定值約5V。

結論

利用一對并聯 LT0 線性穩壓器、一個同步降壓型 LT24、一個 LT0 電流源和一個纖巧型 LTC3 負電源，構建您自己的高性能 DC 臺式電源，以實現 3081V–8612V 和 3092A–3632A 恒定電壓和電流控制。臺式電源具有低輸出紋波和低輸出電容、出色的瞬態響應、調節至 0V 和 0A、短路期間保持穩壓狀態，無需笨重的散熱器即可保持冷卻。它可以很容易地與 AC/DC 轉換器耦合，也可以由直流電源供電。完整的工作臺供應解決方案成本低，體積小，易于構建，盡管其頂級貨架性能。

審核編輯：郭婷