1.5V and 3V稳压电源的制作

1.5V和3V电源的制作
很多小型收音机、随声听、剃须刀、MD等电器都采用1.5V或3V电源。

有时我们会想制作一个1.5V或3V电源来替代电池，而免除购买电池的烦恼。

为此，这里介绍几款各具特色的1.5V或3V电源的制作，供大家参考。

1）1.5V电源
见图1。

这里采用一个我们最常见的可调稳压集成电路IC1（LM317T）做稳压输出，这里用一个47欧姆的电阻（R2）来固定输出电压为1.5V。

其电路简单，性能也不错，照图正确接线无需调试既可工作。

由图1可知，如果改变增加R2的阻值，也可使输出电压为3V。

此时可用一个47欧姆电阻串接一个200欧姆可调电阻，调节200欧姆可调电阻变可使输出电压为3V，然后在测量此时的总电阻用相同的固定电阻取代R2即可。

图 1
2）3V随身听电源
这里再介绍一款性能不错的3V随身听电源。

它的电路虽复杂一点，但对消除电源噪声的效果明显，非常适合随身听的放音系统，并能改善音质。

图2中，D1~D4、C1~C4构成桥式整流滤波电路，C1~C4用来抑制交流声；R1、Q4、C7组成简易有源滤波器。

R1=（Vce-Vbe）（+1）/Ie；Q3、R3、LED1等构成恒流
源电路，其电流I=（VLED1-Veb）/R3，这里取值约为2.6mA。

与传统串联稳压电路不同，这里将基准电路和取样电路合并，既基准回路由D5、LED2、C10组成，C10用来加速电路反应速度和消除LED2产生的微小噪声，并接入放大管Q5的基极，其分压比约为1，且Q5的发射极直接接地，降低了电源输出内阻。

由于深度负反馈状态下电路易自激，故这里接入由R4、C9构成的密勒电容补偿电路来消除。

由于优质发光二极管的齐纳噪声比稳压管低得多，且该电源的噪声主要由基准回路的噪声引起，故该电源的噪声非常小。

C11用来改善电路的反应速度。

C12为高频去耦电容，可降低电源的高频内阻，进一步改善聆听效果。

另外，适当调整基准回路的参数值，可输出不同的电压。

图2示出的参数输出电压为3V。

图 2
该电源只要安装无误。

元器件质量好，无需调试即可正常工作。

不过，该电源的输出电流必需小于Q1的允许值，若输出电流较大，应给Q1装上适当尺寸的散热器。

3）图3为一款性能良好的随身听外接电源。

电路的基准电压由发光二极管LED1提供，LED1饱和导通时，其饱和压降大约在1.8V左右。

输出误差取样电路由R2和R3组成，误差放大器由BG3组成。

BG1
是结型场效应管，接成恒流源形式，作为误差放大器BG3的集电极负载。

由于恒流源对交变电压呈极大的动态电阻（1MW以上），因此，大大提高了误差放大器的增益，利于提高输出电压的稳定度。

分析到这里，实际就是分析了普通串连稳压电源的原理。

在图中，从输入BG3的基极跨接了一个VR1，这个VR1和R3一起组成输入取样电路，把输入电压的变化反映到误差放大器的输入端（即BG3
的基极），这就与普通串联稳压电路有差别了。

当输入电压变化时，立刻通过输入采样电路，把输入电压的变化反映到误差放大器的输入端。

这也就意味着在输入电压的电压变化还没影响输出电压之前就已经被较正了。

调整VR1，可以使该电源的输出阻抗近似为零。

图 3
电路由E2、BG1、BG2组成一个电子滤波电路。

虽然E2较小，滤波作用却非常强，相当于普通电容滤波电路中接了一个电容值为（1+b）´E2（b为BG2的电流放大倍数）。

应此，图中电路的滤波性能卓越，几乎完全消除了交流电网的纹波。

图3中的E2还有另外两个作用：1）电源软启动。

当接通交流电源的瞬间，由BG1组成的恒流源对E2充电，此时BG2的基极电位近似为0，因此输出端也就没有输出电压，随着E2两端电压的上升，慢慢在输出端建立起输出电压，这就很好的避免了接通电源的瞬间，输出电压的突变对随身听的冲击。

2）避免调整管BG2的高频自激，使整个电路工作更稳定。

综上所述，图3电路非常适合与音频领域用。

虚线框中BG2为复合管，选用中功率封装管既可。

E2选用优质钽电解电容，LED1选用优质发光二极管。

按图装好电路后，把VR1调至最大位值，接通交流电源，用万用表直流档测输出电压，应为3V左右。

把该电源和随身听连接，然后把随身听的音量开至最大，并播放动态范围宽的音乐，此时可以看见LED1发光有一点闪烁，调整VR1，直至LED1发光稳定为止（表明输出电压已不再变化，电源内阻近似为0。

本电路中，LED1有3个作用：1）电源指示；2）提供基准电压；3）调试时指示状态。

4）图4为另一款3V电源。

T1是集电极输出串联调整管，T2为高增益放大管。

T3、T4为差动式误差放大器，可以提高温度稳定性。

VD5、VD6和R6组成取样电路。

C1、C3分别为输入、输出滤波电容。

其稳压过程如下：
由R3、C2和T3组成延时电路，在开机瞬间，T1导通，相继T2导通，由于R3、C2的延时作用（RC充电需一定时间），使T3截止、T4先导通，并建立了输出电压V0。

当输出电压升高到一定程度时，T3开始导通，这样稳压电源进入稳压
状态。

当输出电压U0升高时，即
U0↑→UA↑→Ub4↑→Uc4↓→Ub2↓→Ub1↑→Uc1↓→U0↓。

因而是U0保持稳定。

若U0下降，则整个过程反之。

图 4
由于发光二极管的特性曲线与稳压管非常相似，其正向压降约为1.5V~3V，因此可以用作稳压管。

电路中的发光二极管VD5既作稳压又作电源指示用。

为了提高稳压电源输出效率，并确保调整管得到良好散热，需给T1安装一块面积为30×25（mm），厚度为3mm的散热片。

5）图5是一款并联型3V稳压电路。

该电路具有自动保护作用，当负载短路时，调整管会截止。

其缺点是效率低，但用在随身听上，由于其内阻低，可以获得非常好的听音效果，尤其是对低音部分的改善极为明显。

制作时，BG1、BG2要选用功率余量大的中功率管，并加上散
热器。

其它元件选择可参考图5示。

图 5
6）图6为简单串联型3V稳压电路，用一只调整管。

D1、D2、D3和LED组成基
准电压（4×0.75=3V）部分，同时LED兼作电源指示。

该电路虽非常简单，但由
于L1、L2的存在，使电源的反映速度大大改善，这对提高放音时高音部分的改善极有好处。

该电源的输入交流电压应为5~7V左右。

电感L1、L2可采用废弃的录音机磁头替换。

图 6
为加深大家对这两款电源的理解，这里顺便对并联型稳压电路和串联型稳压电路做一个简单的介绍：
图7、8给出了并联型稳压电路和串联型稳压电路的原理等效电路图。

串联型稳压电源原理（见图7a）：在输出电压端U02端取样，取样值与基准电压在比较器中作比较误差放大，利用误差放大信号来调整调整管V的压降，使输出电压U02稳定。

这里的调整管是串联在负载RL回路中的。

图 7
串联型内阻为：UR2=UR1+UR（见图7b），其中UR1为不稳定电源的内阻
并联型稳压电源原理（见图8a）：由限流器、调整管、基准电压设置电路、取样电路、比较电路等构成。

输出端电压U02经取样与基准比较得到的误差电压来调整调整管V的压降，使其输出电压U02稳定，其调整管与负载RL是成并联形式。

图 8
并联型的内阻为：UR2=（UR1+IR）//UR（见图8b），其中IR为限流器的内阻，在实际应用中限流器中IR也是比较小的。

这里我们可以知道，很明显并联型稳压电源的内阻UR2=（UR1+IR）//UR会小于串联型稳压电源内阻。

在同一音乐信号电流回路中，我们要求电路回路内阻越小越好。

这对改善音乐中的中、高频部分，在主观听感上感觉较为温和而不刺耳。

但并联型稳压电源由于效率较低，同样的输出功率，对电路元器件的要求会高于串联型稳压电源，制作成本要高，这是它的缺点。

另外，由于随身听用耳机对声音还原和监听，所以这对机器的性能，电源的噪声要求更加严格。

在实际制作中我们发现除了慎重选择稳压电路的制作外，对于整流部分的噪声（特别是交流声）要特别注意处理，否则用耳机监听时会无法忍受这些噪声的。

为了避免这个问题出现，这里我们简单解释一些关于消除交流声的原理和我们常用的处理办法。

我们知道，如果接收机中的整流器不好，则产生交流声，扬声器里就会发出“嗡嗡”的声音。

这种声音若是在调谐电台是出现，则称为调制交流声。

这是由于电源变压器和整流电路与接收机调谐回路产生不良耦合，交流干扰信号进入混频电路所致。

不论是调幅交流声还是调频交流声，或者是这两种情况混合产生的交流声，统称为“调制交流声”。

若开机后，不论在任何时候交流声都存在，这就是整流器输出交流声。

交流声的消除，比较有效的是从整流器入手。

主要消除方法有静电隔离消除法和电容滤波消除法。

静电隔离法就是在电源变压器初级与次级绕组之间加一层金属薄片，一般用铜箔或铝箔作为屏蔽层，它与初级、次级两个绕组都是绝缘的，如图9，它的首尾不相接，在整流器中这层金属片是接地的。

用这种方法，可使变压器初级的交流干扰信号电压被屏蔽入地，而无法传输到次级。

图 9
如果有些变压器没有采用静电屏蔽，那么只能在变压器外部采取防止交流干扰的措施，电容滤波是比较简单且有效的方法。

电容滤波法就是在变压器初级和次级并联滤波电容，或在二极管上并联滤拨电容，使变压器通过电容与地形成回路。

交流干扰电压环绕回路一周就会被衰减，甚至被消除。

这样就能防止干扰信号寄生耦合到接收机输入回路中而产生调制交流声，也能防止交流干扰信号电压从整流器输出，串入被供电的电路内部，而产生整流器输出交流声。

图 10a 图 10b
能够完成上述功能的电路有几种。

在变压器初级或次级加电容的电路如图10a
和图10b ；在整流二极管上并联电容的电路图如图11a 和图11b。

图 11a 图 11b
这些电容器一般为0.01uF或0.047uF回路。

有时如果没有这些电容，可用小容量的电容代替，也能达到相同的效果。

容量选择范围在500pF到0.047uF之间。

在上面的电路中，每个电容的耐压都为它所对应绕组电压的两倍。

例如变压器的初级电压接220V，并联在初级的电容C1和C2的耐压值均应为450V。

如果并联在初级或次级的两只串联且中间接地的电容用一只电容替代（中间不能接地），也可完成上述功能，但起耐压应为它所对应绕组电压的4倍，即并联在变压器初级的一只电容，它的耐压值为1000V。

留有如此大的裕了量，其目的是使整流器安全可靠地工作。

在实际实验、制作时，以上几种以电容滤波消除交流嗡声的方法，任选一种就可以。

也就是说，对不同的整流器，应取其中最有效的方法。

有时用一只电容就能奏效。

不过，在一般情况下，变压器中心抽头式全波整流器可采用图11a电路；桥式全波整流器可采用图11b 电路。

如不能彻底消除交流声，可再加用图10a 或图10b电路所示的方法。

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