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本文多圖,，主要內(nèi)容共分三個部分，第一部分介紹要改的電源，第二部分改造思路及電路方案,，第三部分手工實作,。對電子電路原理熟悉的或原理介紹不感興趣的可以跳過第一部分，直接瀏覽第二部分本文重點內(nèi)容改造思路介紹,。 我要改造的電源是因下圖這個準備扔掉的轉(zhuǎn)速表看著外殼全鋁的,，想利用利用，正好手里有個小尺寸的48V電瓶車充電電源板,，是公版的,，電路很簡陋，KA3842+LM358+LT431的最簡方案,，輸入,、輸出紋波抑制都沒有，比劃一下倒是能放進去,，就折騰開了,。
想著簡單，最終光加工改造殼體就零零碎碎花了一個多禮拜,，沒有好工具累人,，全靠手挖。不過好歹是弄出來,，也算有個交待,。 這是成品，先弄個視頻展示一下,。
★ 下面進入正題,先了解一下要改的電源 ? 主電源料板
這個充電器輸出電壓是55.6V,，功率也就不會超過150W，板子是通用版的,，好多小廠產(chǎn)品都是這個板子,，所用元件略有差異而已。 輸入濾波電容不知啥時候被我拆了,，這個位置也就能裝個幾十微法的,。 雖然這個版子的原理圖網(wǎng)上很多，壇內(nèi)也有不少,，但為防出錯,，慣例先跑一下圖。
描好元件就清晰了,。 說實話,，跑完圖一渡想放棄算了，網(wǎng)上有不少朋友改的,，理論分析和實踐的文章,、視頻常見,，但我真覺得這電源改成功了也用處不大，我又沒啥蓄電池經(jīng)常要充電,，這電路實在潦草,，出不了太理想的輸出電壓，也就是整個有,。 但動了念確也很難歇菜,，也算是打發(fā)時間吧，就繼續(xù)整完吧,。 那就把原理圖也抄一下吧,。
這版本網(wǎng)上隨處可搜到介紹。我就簡單說一下幾個主要元件功能,。 ▲ 主控芯片KA3842D KA3842D完成振蕩,、脈寬調(diào)制、功率限制等主要功能,，功率管慣例使用的一個場管5N60C,，原理分析隨處可見，這個電路的脈寬控制反饋未使用芯片內(nèi)置的誤差放大器,，而將②腳接地,，使放大器輸出始終維持在高電位，然后通過控制①腳（也就是誤差放大器的輸出端）的電位來實現(xiàn)脈寬調(diào)制,，因該腳內(nèi)部有1mA恒流源,，通過反饋光耦內(nèi)部三極管導(dǎo)通程度就可直接改變①腳電壓，從而改變輸出脈寬,，光耦導(dǎo)通電阻變小,，①腳電壓亦變小，輸出方波脈寬減小,，電源儲能減少而降低輸出電壓,，反之也然。其他原理分析不多啰嗦,。資料附后面,，我截3個主要參數(shù)貼這。
要改可調(diào)電源只有幾個參數(shù)是我們要關(guān)心的： 一是芯片啟動門限電壓Vth=16±1.5V,，這決定了加裝的輔助電源必須要達到這個電壓,； 二是最小工作電壓Vcc（min）=8±1.5V，這決定了輔助電源要至少能維持大于這個電壓,； 三是芯片工作電流Icc≤12mA，考慮誤差放大負載,、⑥腳輸出負載等因素,，輔助電源至少要有50mA的帶載能力,。 ▲ 雙運放LM358D 板子上有一個雙運放LM358D用來完成輸出負載檢測、電流檢測放大,、限流轉(zhuǎn)燈控制和風(fēng)扇控制,。 原理也很簡單清晰，運放由輸出的一組12.5V左右的輔助電源供電,。 放大器B的⑤腳正輸入端由ZD1提供5.1V電壓經(jīng)R27,、R28分壓后的0.061V{5.1V×［1K÷(82K+1K)］}作為基準電壓，⑥腳負輸入端為輸出電流采樣電阻R20（0.1Ω）過來的電流采樣電壓,，無電流時電壓為0V,，放大器B⑦腳輸出為高電位，使放大器A②腳負輸入端亦為高電位,，而放大器A③腳正輸入端為5.1V基準電壓,，所以放大器A①腳輸出低電位，Q2截止,、風(fēng)扇不轉(zhuǎn),；Q1截止、對調(diào)壓控制IC3（TL431）無影響,；同時紅色LED2（紅色）保持滅的狀態(tài),。同時放大器B⑦腳高電位使LED1（綠色）點亮，表示完成充電,。這時的輸出電壓由IC3（TL431）控制在恒壓狀態(tài),。 當電池接入開始充電，電流上升到超過0.614mA（0.061V÷0.1Ω）時,，放大器B⑥腳電壓超過⑤腳0.061V基準電壓,，⑦腳輸出反轉(zhuǎn)為低電位。使放大器A②腳負輸入端亦為低電位,，①腳輸出反轉(zhuǎn)為高電位,，Q2導(dǎo)通、風(fēng)扇啟動,；Q1導(dǎo)通,、R13（33K）電阻相當于并聯(lián)到調(diào)壓控制IC3（TL431）下拉電阻端、抬升輸出電壓（抬升電壓可依分壓電阻阻值測算）,；同時紅色LED2（紅色）點亮,、LED1（綠色）滅，表示正在充電,。 隨著充電電壓上升,，電源受恒壓控制電路影響，輸出電流將減小,，當?shù)陀?.614mA時放大器B再次反轉(zhuǎn)輸出低電位,，電源進入恒壓涓流充電,，直到達到恒壓值停止充電，這時風(fēng)扇停轉(zhuǎn),、紅色LED2（紅色）滅,、LED1（綠色）點亮。 因我后面的改造方案要用它來完成調(diào)壓,、調(diào)流控制,，這里貼2張規(guī)格書中截的參數(shù)圖。
LM358我關(guān)心的同樣只是三個參數(shù)：一是的電源電壓為+3V～+30V,，決定輔助電源可依風(fēng)扇電壓12Ｖ來使用,；二是輸入失調(diào)電壓最大可能達9mV，要想真正0Ｖ和0Ａ起調(diào)的實際是不現(xiàn)實,，只能說是接近0吧,，而且也決定了取樣電壓不能過小,；三是輸出電流可達數(shù)十mA,，足以驅(qū)動光耦，同時確定輔助電源供電也至少要50mA以上帶載能力,。 ▲ 可調(diào)基準電壓源TL431 電路中的IC3是三端電壓源TL431,，這東西可以說大家都爛熟于胸了，網(wǎng)上也不缺資料介紹,，我只貼一頁規(guī)格書的特性介紹足以本文使用,。
關(guān)注的參數(shù)有基準電壓值2.495V、灌電流能力1mA～100mA兩項足夠,。 本電路中該芯片就是用于調(diào)壓控制,，如果不需要大范圍改調(diào)壓輸出，直接調(diào)整輸出端的分壓上拉電阻R23,、R24即可,。 ★ 以下是本帖重點 ? 改造方案采取異于常規(guī)的思路 這個電源改可調(diào)電壓、電流常用的方法是把TL431上接電阻R23,、R24改為多圈電位器就可實現(xiàn)2.5V起調(diào)調(diào)壓,，而把LM358⑤腳0.061V基準電壓分壓電阻R28改成電位器、把⑦腳輸出改去控制光耦I(lǐng)C2就可實現(xiàn)調(diào)流,。這也是網(wǎng)上介紹最多的方法,。當然也有人把TL431改為雙運放的基準電壓源，然后2個放大器分別作為電壓,、電流采樣比較和放大去控制光耦實現(xiàn)調(diào)壓,、調(diào)流。 以上2個方法好處沿用了原電路方案,，改造走線方便,。但缺點也有,，一是電壓難于0V起調(diào),；二是調(diào)節(jié)電位器大多只能替換取樣分壓電阻,，一般為上拉電阻，抽頭接觸不良時容易發(fā)生輸出電壓沖頂現(xiàn)象,；三是看似最小改動,，其實仍得把轉(zhuǎn)燈、風(fēng)扇等控制改接,，然后電位器外接,、電壓電流表接入、輔助電源接入一樣是要動很多地方,，最后一看輸出控制部分基本也是面目全非,。 居然這樣，何不重新設(shè)計輸出調(diào)壓,、調(diào)流控制電路,。考慮這電源改造后也就是一般用用,，改造原則就得堅持只耗手頭有的元件,，不新購器件。所以利用原來的運放是肯定的,，考慮到這個運放失調(diào)電壓較大（有能力的換低失調(diào)的精密運放是最好的,，低壓輸出時穩(wěn)定度會高很多，那樣電流取樣電阻也可以用更小阻值）,，而之前看到的方案運放都是負電源接地的單電源供電方式,，這樣放大器輸入電壓幾乎接近甚至等于負電源電壓值，放大器工作點很難穩(wěn)定,。 我的思路是要實現(xiàn)運放負電源低于地電位的類似于雙電源供電工作,。聽起來這似乎會使電路很復(fù)雜，其實不然,。我設(shè)計改造的主電源輸出電路如下： 
總體看起來感覺沒比原電路復(fù)雜吧,，其實反而使用了更少的元件，從最后改好的電路板看也是少了不少元件,，所以在原板上安排改動并不很難,，最多也就是飛兩根跨線，如果把與電位器串,、并聯(lián)的相關(guān)分壓,、旁路電阻直接焊到電位器上，還可進一步減少印板上的元件改動,。而且我還利用原來的三極管Q1（S8050）增加了R24（33K）,、R110（30K）兩個電阻和一個30V穩(wěn)壓管加裝了超壓保護電路,。如果嫌煩這部分電路也可不用。 這得歸功于TL431的使用,，TL431輸出和調(diào)整端短接就相當于一個2.5V的穩(wěn)壓管,，而精度又遠高于穩(wěn)壓管，既省了原來的幾個分壓電阻和消振電容,，作為運放的基準電壓源肯定優(yōu)于原來的穩(wěn)壓管,。而TL431高達100mA的帶載能力（不用考慮功耗問題，在2.5V輸出電壓下使用是不可能達到極限功耗的）又能可靠提供運放的負電源供電,。 同時,，考慮輸出部分只使用一組輔助電源，輸出電壓,、電流表也使用同一輔助電源供電,，就相當于在表頭負電源端串入一個2.5V的電源虛地接法，所以負電源端的TL431還是多承擔表頭供電電流,，但這也就是幾十個mA吧,，足夠應(yīng)付。 下面我按5個部分對輸出調(diào)壓,、調(diào)流等原理稍作分析： ▲ 運放供電及工作點分析
電路原理與一般通過運放和基準電壓進行調(diào)壓,、調(diào)流控制沒啥兩樣，只是運放負電源供電拉低了電位,，使運放工作點遠離正負電源電位點,，穩(wěn)定性和線性度將比單電源供電且0V起調(diào)輸入時更好、更合理,。 由于調(diào)壓,、調(diào)流都通過同一光耦I(lǐng)C2反饋，所以兩路放大電路輸出各串一個二極管D103,、D104進行隔離,。 調(diào)整用電位器均設(shè)在基準端，這樣的好處是： 一是兩電位器可以共地,，且基準電壓為相對穩(wěn)定電壓源,，可減小引線干擾等因素影響； 二是可以選用阻值相對較小的電位器,，進一步減小干擾,； 三是電位器滑動抽頭發(fā)生接觸不良時不會導(dǎo)致輸出電壓沖頂（相當于基準變?yōu)?V，輸出也就沒了）,，這一點很重要,。 如果印板走線調(diào)整改動有難度，也可將電位器換到取樣輸入端。但一定要選用質(zhì)量十分可靠的電位器,，防止接觸不良出現(xiàn)輸出電壓沖頂,，這樣的情況即使極偶爾發(fā)生也很危險，如果輸出接有用電電路一般都是災(zāi)難性的,。 ▲ 運放供電及調(diào)壓,、調(diào)流基準電壓產(chǎn)生
原理很簡單，兩個TL431按2.5V穩(wěn)壓管使用串接在12V輔助電源上,，兩穩(wěn)壓管中心接地作為0電位點,，采用類似虛地接法,，這樣就只需一組輔助電源就解決了運放的正負雙電源供電,，同時兩個串聯(lián)的2.5V穩(wěn)壓輸出分別作為調(diào)壓、調(diào)流基準電壓,。 虛地接法供電原理上雖講得通,，但實際使用也會出現(xiàn)各種問題，尤其是功率電路供電中不能隨便用,，常會引起嚴重失衡或一端燒毀,，但用在這種小功率電路中且有串聯(lián)穩(wěn)壓源作支撐就可有效防止電位失衡，后面改裝好后也證明了此法可行,。 ▲ 調(diào)壓原理
有了前面的分析,，這部分就不難理解了，圖上一看便明白,。電位器取值可在1K～20Ｋ之間為宜,，太大了可能接近運放的輸入失調(diào)電流，將影響放大器工作和調(diào)壓線性度,。 光耦的供電端電壓標注為+（12-2.5）V就是按接地的0電位為基準計算的,，因為12V輔助電源的負端相當于接在了-2.5V的電位處了。后面電路分析時標注電壓均以接地0電位為基準,。 ▲ 調(diào)流原理
調(diào)流放大器因為參考基準電壓低于0電位,，工作點在負電壓區(qū)，且放大器輸出還兼驅(qū)動恒流轉(zhuǎn)燈指示,，所以這部分電路結(jié)合雙運放供電一起分析更清晰,。按圖示解釋應(yīng)該不難理解控制原理了。 電位器用4.7K阻值是考慮-2.5V基準分壓到-0.476V左右比較好找串聯(lián)電阻,，同時考慮需遠大于運放輸入失調(diào)電流而取的折中值（手頭也正好有這個值的多圈電位器）,，不要太大就是了，往小里取沒事,，R105按比例減小就行,，最小用到470Ω也沒問題，基準電流也不過1mA左右，對TL431幾乎沒影響,，反而對運放輸入的影響和抗干擾能力更強了,。 調(diào)壓、調(diào)流放大器與原電路電流控制和恒流到恒壓轉(zhuǎn)換控制放大器對稱使用是因為在安排印板改造時方便新設(shè)計電路元件分布,，實際改造中并不拘泥于哪一路放大器用于調(diào)壓還是調(diào)流,，看手頭的電源印板改造方便程度定。 ▲ 超壓保護原理
這部分敢動手的朋友應(yīng)該都能明白,，其實要不要都無所謂,，我是不想拆原來的恒流恒壓轉(zhuǎn)換三極管Q1，看有空地方就隨手加了,。主要也是吃不準改造后開,、關(guān)機瞬間輸出電壓會不會沖頂（改裝反激式開關(guān)電源這是常有的現(xiàn)象）。那樣輸出濾波電容可能就會遭殃,。 如果前面4部分都不要,，只用這個保護電路就可作為一個固定電壓輸出的電源了，電壓值可以由取樣分壓電阻R24,、R110和穩(wěn)壓管ZD1決定,。 表頭的接法這里單獨說幾句。我用的表頭是130V/10A的3位數(shù)顯電壓,、電流雙顯表頭,，4-30V供電。我是借用12V輔助電源到輸出地之間的9.5V壓差供電,，這樣就確保了電壓表采樣,、電流表采樣與供電共地了，其他接法會抬高或壓低采樣值,，使電壓,、電流出現(xiàn)底數(shù)。因為機箱是金屬的,，最好輸出負端接地,，而調(diào)壓、調(diào)流采樣接地端也接到了主電源輸出負極（機箱地）,，相當于把電流表0.018Ω的采樣電阻也串聯(lián)到了恒流控制采樣電阻中,，所以恒流采樣電阻阻值應(yīng)為0.1+0.018＝0.118Ω。這種接法好處是調(diào)壓控制和表頭電壓采樣均為接線柱輸出實際電壓,；缺點是電流采樣中疊加了表頭供電電流,，與實際輸出電流有出入。如果覺得這樣影響恒流基準電壓分壓計算,，也可以將恒流比較放大器采樣端接到原采樣電阻端,，跳開電流表采樣電阻，這樣恒流采樣也不再受表頭供電電流影響，但恒流控制基準將受到電流表內(nèi)阻影響,，除非輸出電路共地改到電流表之前接地,，比較適用于非金屬機箱。 輔助電源改造和其它小改動后面邊動手邊解決,，都是常規(guī)思路了,。 ★ 后面展示一下動手過程 ? 主電源改造
由于兩個TL431采用2.5V穩(wěn)壓管接法，著實省了不少事,。從示意圖可看出實際改動并不比常規(guī)思路多,，看著線不少，那些輔助電源和連著電位器的是不管哪種思路的方案都必不可少的,，去除這些要增加的地方真不算多,。 圖中標黃色標記的是需切開的覆銅部分，紅色連接和元件是改動,、新增的,，輔助電源12V輸出電壓串聯(lián)的二極管實際動手時裝到了主電源板（板上拆了好些元件，空余多的是,，倒是輔助電源較小比較局促）。 電源初級部分增加的2個電容,、一個二極管,、一個穩(wěn)壓管是參考3842芯片典型應(yīng)用電路進行的完善，暫時也沒發(fā)現(xiàn)有多少作用,，后期還在電源插座上加裝了共模電感和Y型濾波電容,，算是給自己一個安慰吧。 這活拆拆焊焊一會也就好了,。 ? 輔助電源改造
輔助電源其實功率要求不高,，有2W以上足夠，但必須要有2組電源輸出,，一組18V～30V,、一組12V左右，其中12V電壓必須是隔離的,。
我用的這個閑置的7V1500mA電源,，主控芯片是VIPer12A，在10W左右小功率電器中常見,，主要是看著輸入還有個共模電感,，徒增好感。這個電路是典型應(yīng)用,，原理分析不多說了,，也不是本文表述內(nèi)容。 我就是把7V輸出調(diào)高到了12.5V試了一下能穩(wěn)定運行，然后測量了一下VIPer12A的④腳電源端電壓為17.5V,，又查了一下該芯片參數(shù),，供電電壓為9Ｖ～38V、供電啟動電壓14.5V,、供電關(guān)斷保護電壓6.5V,，與KA3842供電很接近，且兩芯片功耗都不大,，所以直接引出了輔助電源的芯片供電電壓作為主電源熱端芯片供電,，主、輔電源的熱地也就直接相連了,。 輔助電源供電后主電源原來的啟動電阻R4（150K）就不需要了,，斷開即可。這里多說一句,，3842電源端的濾波電容最好換個新的,，且容量100μ以上為宜，好多人修理或改造3842驅(qū)動的電源出現(xiàn)打嗝,、自激等不明原因問題有不少就是因為這個電容失效或容量過小,。 電路的改造就全部好了，裝機前先接上表頭加電試了一下,，算是成功了,。接下來就是外殼加工和裝機，這真的是費老勁了,。 ? 機箱改造 ▲ 面板先來,。
原來那個數(shù)碼管紅色濾鏡玻璃正好后面可以裝表頭，心中想著好歹數(shù)碼表頭有了現(xiàn)成的濾光片了,，可就是這個濾光片整了我一把,，害我翻了一次工，這是后話,，后面解釋,。
面板標示、文字準備用紙打印后做個透明板壓里頭,。
這面板加工鉆孔還好說,，鋁板再厚也不難?？墒挚勰屈c為了放表頭的空缺可花了不少時間,，對有銑床的壇友來說那是分分鐘的事，還好看,。手銑缺口不忍直視哪,！
▲ 再搞后面板
就算裝好插座和風(fēng)扇,，也還是覺得難看。
這樣好看點了,，就是那風(fēng)扇孔打得不夠勻,，就這樣湊乎吧。 ▲ 安排主,、輔電源入倉
墊板一是固定主電源板用,，二是防止主電源碰到機殼短路觸電。
那塊黑白雙線連接的棕色小板就是裝的一紅,、一綠LED,。后來覺得綠色LED指示電源準備好有點多余了，因為電源好了表頭就點亮了,，所以沒再用電源指示了,。 為了方便安裝，輔助電源外殼切了插頭仍用上了,，也可以隔開與其他電路的碰觸,。 然后設(shè)計一稿黑底白字的面板襯，按上開機看看效果,。
紅色濾鏡面板造的“坑”來了,。電流表不顯示了，剛開始以為是裝表頭的缺口不夠深,，表頭有焊點碰殼短路或表頭壞了,。拆開換個表頭試了一下顯示正常，又對面板挖了一通,，確認不可能焊點碰殼了又裝回去，一通電,，電流表又沒了,。要不是拍照時發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管還是有點光影的，還真一時不明白怎么回事了,，后來退出表頭通電一看顯示正常,，才想起來電流表是藍色的，裝紅色濾光片后當然看不到了,。唉還想著我這濾光片利用得不錯,，看來就是個多余。 解決辦法要么就是換個電壓,、電流都是紅色的表頭,，手頭沒有，另購不愿,。要么就是濾光有機玻璃挖孔露出表頭數(shù)碼管,，這樣似乎更難看了,。最后想想還是把這紅色玻璃扣了吧，自己做個透明的墊上拉倒,，反正別的地方可以打印底色來遮,。
又是一翻折騰，好在加工亞克力板比鋁板好弄多了,。最后干脆面板也改成白底的吧,。
裝好后看看可能是要比黑底白字好點。下面全方位展示一下,。 打印的電壓,、電流、功率限制范圍僅作參考,，是當時設(shè)計時簡單測算的,，實際有出入，特別是功率和電流,。后期有相對準確數(shù)值后重新打印面板襯紙換上就行,。
? 通電試機
拍照快門太快，表頭刷新太慢,，沒拍完整字段,，不是表頭的問題。
試了低壓和低電流能穩(wěn)定輸出,，有0.1個字底數(shù)應(yīng)該是參考基準電壓誤差和LM358失調(diào)引起,，除非用高精度運放和更完善的穩(wěn)壓、恒流控制電路,，否則解決不了,。 下面簡單帶載看一下。 這里說明一下,，用的3位表頭分辨率,、精度、準度都差強人意,，換個高精度的表頭要不少錢,，手頭也沒有，肯定不想去追加成本了,，反正我也不指望這電源能有多大用處,，就是弄個數(shù)顯裝裝門面吧。電壓表部分因為有個微型電位器,，我在0～55V間折中進行了一下校正,，電流表就是一個0.018Ω的采樣電阻，沒法校正,，所以后面電流顯示誤差還是比較大的,，只能作為定性驗證參考,。
★ 結(jié)語 總的來看改造后驗證了方案是可行的，浮地（實際上地不浮,，是下浮了供電負端）實現(xiàn)運放正負雙電源供電是能滿足本電路控制部分需要,，較好地實現(xiàn)實現(xiàn)了0V、0A起調(diào),，也無需多增加輔助電源供電電壓組別,。應(yīng)該是模擬電路實現(xiàn)AC-DC電源調(diào)壓、恒流輸出的較簡單可行方案,。 最后還是那句話,，這種劣質(zhì)電源改可調(diào)恒流電源意義不大，不建議大家原方案仿作,。本文只是為大家提供384X主控的電源改0V起可調(diào)的另一種方案思路,。 為方便個別讀者留在研究，把原理圖全圖貼上： |
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