开关电源改可调电源系列文章链接:

概述

本系列文章的最终目标是将400W-48V的开关电源改造成可调电源,支持的功能:

  1. 作为通用可调电源,电压范围 0~80V,不需要更高的电压,最高80V足够使用了;电流范围 0~7A;最大功率400W。
  2. 充电器模式,支持48V锂电池充电模式、60V铅酸电池充电模式;支持恒流或者恒定功率模式。

前文已经介绍了开关电源的工作原理,本文介绍电源的改造过程。

S-400-48开关电源原理图

我手上的电源与 1. TL494经典开关电源工作原理 中介绍的电源有些差异,不过原理基本相同。

该电源的原理图如下(据说是明纬350W电源原理图):

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改造过程及原理

断开自激震荡启动电阻

自激震荡电阻用于实现开关电源自激启动,我们改造的可调电源既输出电压范围 0~80V,而档TL494的输入电压在低于一定范围后就不能正常工作了,所以为了确保系统能正常工作,我们需要增加一个外接电源给TL494供电。

既然TL494采用外接电源供电,那么这两个启动电阻就不需要了,放在这反而影响正常工作,所以需要拆掉。

本电路中的启动电阻如图红框所示,每个三极管的启动电阻由两个150K 0.5W的电阻串联组成,只要断开任意一个就可以了。

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实物图如下,拆掉红框中的两个电阻(R9、R59)各一条腿:

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其他电源也是同样的道理,找到启动电阻位置,断开即可。

TL494独立供电

可调电源输出电源太低时将影响TL494工作,所以这里需要使用外部电源。

如下图所示,TL494的电源通过下面的两个二极管(D15、D16)整流后供电(红框位置),这里直接断开红X地方的电路,然后后在绿圈的地方外接12V外接电源就可以了。

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实物图如下,断开红框中的两个二极管,并外加12V电源接线实物图:

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更换输出电容

改可调电源时,最终的输出电压可能会远高出原配的电容,所以我们需要根据最终的输出电压选择合理的滤波电容。

参考下图中红框部分,这里有4个电容和一个电阻需要更换,这里的电阻就是假负载电压太高了可能会烧毁此电阻,需要更换大点的。

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下面是实物图,我手上的输出电容个头太大了,想着废物利用,不用买新的了。

装的时候发现只能一个正放,另外一个倒着放了,参考下图:

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绿框中的是输出电阻,看看需要是否需要更换吧。

断开过压保护

下面是电源的过压保护电路,当输出电压超出一定范围后,稳压二极管饱和,导致Q6基极电压升 高,Q6导通,从而导致TL494不工作。

为了避免过压保护,这里可以直接将ZD1稳压管断开,这样就能保证过压保护电路不会生效了:

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实物图如下,ZD1引脚刚好在变压器的下面,摘掉ZD1的一个引脚就可以了:

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电压可调

电压调整电路如下图,R31+R32 和 R25+SVR1 电阻组成了分压电路:

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输出电压的计算公式:
V o u t = 2.5 V ∗ R 31 + R 32 + R 25 + S V R 1 R 25 + S V R 1 Vout = 2.5V*\frac{R31+R32+R25+SVR1}{R25+SVR1} Vout=2.5VR25+SVR1R31+R32+R25+SVR1

上面的电路图是24V的,R31和R32的取值是3K和15K。

我本地48V电源,电阻值与上图的不同,具体取值参考下图:

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为了提高输出电压,将R25拆掉换成2K(原来阻值是3.9K),当然不同的电源可能有差异,有的不用改这个电阻也能输出更高的电压,大家可以按照需要自行调整。

另外修改R23的Vref端,连接可调电阻,确保494的2号引脚电压范围在 0~2.5V。

实物图:

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实物图上有ADJ、Vref、GND三个引脚:

  • ADJ连接R23电阻的电源端;
  • Vref为TL494输出的参考电压,固定5V;
  • GND连接地线。

接下来通过这个电位器就可以调节电源的输出电压了。

电流可调

电流可调电路如下:

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L1是输出电感,对应下面实物图左下角的大线圈,J1-3是采样电阻,实物图刚好被电容盖住了,位置就是下面实物图右侧红框位置。

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48V电源改造后电路图如下:

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从上图可以看到,电源正常工作中,电流方向如箭头所示,所以采样电阻J1、J2上左侧端点电压一定是负电压,电流越大,电压值也就越低,直到TL494引脚电压变为0值,开始过滤保护。

具体的改造方法是增加RJ2电位器,确保RJ2中线输出的电压范围在0~5V之间。

实物引脚参考下图中红框的引脚,连接到电位器上即可,具体方法与电压可调类似:

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至此改造硬件改造部分完成。

组装简单的可调电源

X宝上有很多卖电源改装套件,价格也很便宜。

比如下面这种最简单的改装套件:

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用户只需要将调压线和调流线链接到上面的多圈可调电阻上,再连接输入输出线,基本上就可以用了。

工作中的电源显示如下:

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下一步计划

如果做模拟的可调电源,购买套件或者直接自己DIY就可以了。

但是,我的目标是做一个数字的可调电源,最终做出来的成品电源如下图(外观有点粗擦哈,但是内里不粗糙 😃):

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关机界面如下:

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开机后的界面(液晶屏压坏了,所以右侧有几条亮线):

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设置界面使用类似windows界面的方案,下面是配置界面:

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下面是配置电源输出界面:

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用户只需要使用一个EC11旋钮就可以完成所有操作,经过一段时间的使用,感觉还是挺好的。

后续我会逐步把硬件、软件开源,敬请关注。

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