NMOS 场管做12V 低压差稳压电源电路

phjzg

也用Multisim 14.0 仿真了一下。发现在调大输出电流时，纹波迅速增加。220V供电时，大于1A就开始急速增大纹波，输入电压高一点，情况好一点，240V时，输出电流2.7A以上纹波也开始急升。此时变压器输出电压已达10.3+10.3V，变压器电阻设的也很小，初级5欧，次级0.05+0.05欧，这样的变压器功率也足够大了吧。
我考虑还是在调整管前面的电压当到达波形谷底时，调整管实在是无法调整过来了，主滤波电容容量增大，明显改善。附上Multisim 14的仿真文件。

phjzg

主电源改成桥式整流，辅助电源继续用倍压整流，变压器电阻，初级改为10欧，次级改为0.1+0.1欧，同时在MOS管的GS间加上个15V稳压管保护MOS管。在220V时的仿真结果：输出电流可以一直到12A左右才出现明显的纹波。示波器B通道观察的是调整管前面的纹波，可以明显看到，在调整管前的波形进入谷底时（在大电流输出时，主滤波电容上的峰峰值约4V），输出上也产生了向下的波动。
附上Multisim 14的仿真文件。
MOS 场管做12V 低压差稳压电源电路-3AG-桥式.zip (2.46 MB, 下载次数: 1)

2021-7-14 13:16 上传

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phjzg

我的理解是低压差要稳定工作，输出纹波要小，调整管前面的纹波也要小，前面的纹波大了，比如平均电压为13V，输出想要12V，但是前面的纹波峰峰值假如大于4V。那么调整管前面的电压在进入谷底时，最低只有11V，再怎么低压差的调整管也调整不过来。输出电压只有随着前面的电压下降而下降。结果就是输出纹波急升。最近测试了几台商品电源，也都有这样的情况，只有调整管前面的电压是理想的直流电，才可以做到纯粹的低压差。通过仿真实验，用MOS管（只要推动的电压比主电压高，如有辅助电源推动）比用三极管，在小电流输出时的纹波明显小很多。而在主滤波电容不变，大电流输出时，差距不是很明显，纹波急升的压差电压，MOS管可以稍微低一点。但主滤波电容的容量影响很大。

3AG1

phjzg 发表于 2021-7-14 13:51
我的理解是低压差要稳定工作，输出纹波要小，调整管前面的纹波也要小，前面的纹波大了，比如平均电压为13V ...

使用NMOS 场管在大电流输出时，优势是设计时可以选择较低的输入、输出压差，大功率场管的导通电阻很小，一般小于10 毫欧，10A 电流下的压降只有0.1V，如果使用三极管做调整管，压降就大多了，一般在3V 以上。
电路其他零件参数相同，使用大功率场管可以稳压输出，换成三极管就有可能失去稳压作用，就是因为三极管的饱和导通压降过大。

phjzg

3AG1 发表于 2021-7-15 21:45
使用NMOS 场管在大电流输出时，优势是设计时可以选择较低的输入、输出压差，大功率场管的导通电阻很小， ...

MOS管做调整管，关于压差方面，是比三极管有些优势，但没有这么明显。查看2N3055的VCE（sat）（Ic/Ib=10）曲线，在5A时，也只有0.4V不到，10A时0.7V。2SC5200的话，只有0.2V和0.3V。当然三极管的显著不足是在大电流时，hfe下降严重，需要较大的推动功率。还有就是大电流，大耗散功率的不好找。
如果作为线性电源调整管，调整管前面的纹波是否太大，相比较MOS管和三极管的饱和压差来比更重要。前面的纹波大了，波形进入谷底，再低的调整管压差也没法调整过来，结果就是输出纹波急剧上升。所以我觉得要想低压差，不管是用NMOS管还是三极管，尽量增大主滤波电容的容量，把前面的谷底电压抬高才可以充分降低调整管压差。

回到本实例，我觉得把变压器次级整流改成桥式是合适的，在10A输出时，调整管前面的平均电压也才15V左右（变压器随便设的内阻10欧，0.1+0.1欧，见上一贴，12A时在14.3V），调整管承受的损耗功率约30-40W（模拟下来，变压器不变时，调整管最大损耗功率发生在输出7-8A时，约38W，这个和变压器的内阻关系较大，大电流时，如果变压器输出电压降的厉害，调整管压力就小）。而所有的稳压性能，纹波指标等可以有很大的提高，即使不再增大主滤波电容容量也不影响。

个人理解，如有错请谅。

phjzg

按同一个变压器，如果改成桥式整流，连倍压整流都不需要，但用个D3二极管把主滤波电容上的峰值电压隔离出来经C7滤波后供给431，所以在大负载时，C7的平均电压会比主滤波电容的电压会高一点，空载时会低的原因。还能输出12V10A。当然仿真结果，和实际可能有差距。看一下空载时的情况，



再看一下调整负载电流直到刚开始出现输出纹波急升时（10.5A开始出现，10.3A基本看不到，调小示波器档位直到1mV级才勉强看到）的截图:

phjzg

估算了一下真实的变压器内阻情况，150W左右的EI变压器，双9.5V输出。直流电阻大约初级在15欧，次级在0.06欧+0.06欧，重新设定变压器后，不用倍压电路，只用上贴中的二极管隔离取得431的供电电压，带载12V12.3A输出无明显纹波出现，在12.5A时，才可以看到，此时调整管功耗也不是最大，最大功耗发生在输出8A时，约44W左右。

3AG1

phjzg 发表于 2021-7-15 22:35
MOS管做调整管，关于压差方面，是比三极管有些优势，但没有这么明显。查看2N3055的VCE（sat）（Ic/Ib=10） ...

场管比三极管优势很大的。

你忘记了实际使用条件，你看到的参数是集电极输出方式测试得到的，而稳压电源调整管是射极输出器方式，大电流输出时前面还需要两级电流放大，才会有足够的驱动电流。
辅助电源的电流不大，调整管的驱动电流放大级一般也来自主电源，这个输出方式你计算一下，就可知道会有多大压降了。

3AG1

另外，使用全波整流，比桥式整流少两个二极管的压降，在大电流输出状态下也有优势。

3AG1

你增加的那个稳压管，对电路的可靠工作有很大威胁，你想想问题在哪？