50A 线性电源DIY及制作过程 [复制链接]

最近想做个200-300W的电台，无奈手头的开关电源最大才35A，鉴于对高大上的无限向往以及对线性电源的脑残崇拜，决定动手DIY一个50A的线性电源，经过一段时期的准备，原件基本凑齐，现开始对电源的制作过程做一个简单的记录，抛砖引玉，希望和大家共同讨论。
大致介绍一下

1：电路采用G4YNM的成型电路（http://www.qsl.net/vu2upx/Projects/40apsu.htm）最常用的LM723稳压电路，调整板PCB是通用的，调整放大组的三极管配比可以适配于10-50A的电路
2：所有原件采用某宝可购的货架产品尽量不选用二手拆机货，功放管舍弃了原版的TO-3P 2N3055 这种管子假货多，形状特殊散热不好处理。经过大致的规划采用了TO-264的2SC5200音响常用NPN管 价格便宜，2手拆机的东芝管子货源非常足，鉴于对仙童的脑残崇拜，功放管采用了全新的仙童管，多采购一倍，回来自行配对。此管单管可出15A，最大耗散功率150W。
3：为了缩小尺寸，整机最热的两个部分，硅整流桥、放大组件采用了强制散热。
4：凡是某宝采购的东西尽量把价格也放出来，方便大家自制的时候有个自行的比较。DIY的价格算下来比成品的价格可能要高不少，但是现在的DIY，用不是目的，目的是图个舒心。
5：自己设计的东西会放出图纸，方便大家复制，但是PCB如果自行打板请在PCB的显著位置标记G4YNM的呼号，以示对原作者的尊重。
6：DIY的东西图个心理舒服，和主通路相关的原件都预留一倍的余量。
7：外壳是自制的难点，本帖在调试完毕后会完结关于外壳的问题，如果可以做出来好看的再更新
以上就是DIY电源的基本情况，本人低手，欢迎高手指点。

电路板
基本是1：1复制，原设计是单面的PCB，重新设计的时候改成了双面，跳线就省了，限流和调压的可调电阻换成了多圈，外引线都改为了5.04的插件方便插拔。板子在嘉立创制作1.6MM 单价大约10块钱，配上原件大约是30左右，这个是整个电源里最不值钱的东西了。
元器件的选用没什么可说的手头最好的，电解是ENLA ，电容是独石，插件是台湾正凌，电阻是1/2瓦的金属膜，板子简单，电路更简单，网页里介绍的很清楚，论坛也有中文翻译版。
可规避的项目
1：电阻封装原设计的是1/4瓦的，但是手头1/4瓦都是碳膜，质量不是很好，引脚不粗，换成了1/2瓦的金膜以后封装塞不下，只能翘脚安装，120R的手头没有1/2瓦的先用普通碳膜顶着，早晚要换掉。各位在二次设计的时候最好把电阻封装改下略好
2：相比于正凌的直角和弯角的插接件，在安装上还是弯角比较方便，设计PCB的时候没有考虑到这一点，结果插件出头了各位在二次设计的时候可以依照照片比例长宽放大些，把插件做到PCB里这样比较美观。
3：本文附件PCB图纸是BG6QBT依据G4YNM二次设计，LULU1113小修，如果不改PCB直接打板，请保留设计者信息的相关丝印。

整机电源的计算
电工计算
1：变压器100%负荷1000W，初级220V，次级空载电压18.5V，变压器效率取90%，全系统理论输出电流值 1000*0.9/18.5=48.6A，扣掉散热风扇、保护继电器，和一些附属部分的耗电，理论输出可到48A，四舍五入，本电源就当是50A的，变压器可以短时间120%功率运行，可到50A的输出，也不算是虚标了。
2：电源放大管子采用2SC5200 ，需注意的是 管子后缀有R、O两种 R的放大倍数是55-110 O的是80-160 我购买的是后缀为O的管子
放大组为1推8，2SC5200单管可出15A，8管分摊50A的输出，单管输出为6.25A ，经过计算管子的余量为230%，余量充足。
3：18.5V次级空载电压，带载电压大约降低1V ，带载电压为17.5V取整后17V全桥整流压降1.4V 经全桥后电压为16.1V取整后16V原设计13.2V，压差取整后为3V，LM723输出电流150MA取整后为100MA，查2SC5200特性曲线簇，管子在压差3V/电流100ma的条件下可出7A电流，无论是第一级推动的2SC5200和后面的8个2sc5200理论上都可以良好运行。
热工计算
1：硅整流桥压降1.4V  电流50A 热耗散70W 采用H型散热片150M长，卖家介绍靠被动散热无法耗散，加自制风道和8025风扇一只。
2：放大组件压差3V，电流50A  热耗散150W，采用2节式H型散热片第一节长160MM放4只2SC5200，第二节200MM放5只2SC5200，一二节之间和第二2节末端各加8025风扇，共2只。当初设计的时候准备用一整条350MM的H型散热片但是参考了手头的风扇，感觉风压不是很足，如果350MM散热片头尾各加一只风扇可能会对散热造成不良的影响，故采用了分段设计，段与段之间夹风扇这样散热更均衡一些。
以上就是对电路的理论计算，低手一个，肯定会有计算错误 ，万望朋友们指正

老兄，你算的不对的。
你这个算法只能用在整流器在电感输入滤波或纯电阻的情况下才成立。
桥式全波整流电容输入滤波时，整流直流输出电流是小于变压器次级电流的。
应该按变压器次级电流X0.62=整流器（电容输入滤波）输出电流来计算。
因此，你这台整流器只能说是输出电流为30A的。
当然，150W的电台足够用了。（因为200W成品电台用28V或50V）。

原器件的选用
1：变压器
变压器在淘宝订购，初级220V次级18.5V 4组直径2.4MM漆包线并绕，总输出线径18平方毫米，辅助绕组0-8V-27V线径1平方MM经稳压可提供5V和24V的直流电源主要供一些附属单元使用。
铁芯采用的是新日铁。初次级屏蔽，屏蔽层做引出线。万用表直连电阻0.22欧，初级电阻读数为0.96欧实际为0.74欧，18.5V绕组0.22-0.23欧已读不出实际数值后用289的50欧姆档测试电阻约为0.007欧，变压器外形尺寸120MM*120MM*100MM，重量预估有20斤左右。变压器价格含邮费600元
可规避的项目
各位在定做变压器的时候可将初级绕组变更为0-220V-230V这样可更好的适配本地电压

这两天也打算做电源在楼主这里学习一下

楼主土豪啊，连万用表都是289C

BD7IWW:老兄，你算的不对的。
你这个算法只能用在整流器在电感输入滤波或纯电阻的情况下才成立。
桥式全波整流电容输入滤波时，整流直流输出电流是小于变压器次级电流的。
应该按变压器次级电流X .. (2014-05-26 22:31) 

向兄请教
按您说的全桥整流的效率是0.62，变压器按理想功率算 剩下的0.38哪里去了，都是热耗散吗
我的计算中热耗散算了两大块 一个是硅桥70W 一个是放大组件150W 和一起是220W 还有160W的功率哪里去了，细读了兄的回复，我觉得按照这个参数选硅整流桥可能对我来说更好理解，比如100A的硅整流桥只能出62A的功率，如果出50A的电流 那么变压器至少要选1666W的才行，但是实际拆成品线性电源，25A电源的变压器铭牌标注才500W，这个应该怎么理解为好？

bve那边卖变压器你没看见次级是扁铜绕的
买那个多好

摆明就是摆显他的表

2：硅整流组件
硅整流桥选用工业产品 上海整流器出品的上整MDQ-200A ，散热器H型150MM长，加8025风扇一只做强制散热，风道用塑料板裁切，上面加两个自制的塑料拉手和侧板粘在一起，整个塑料组件组成了一个风道，散热效果更好。整流桥的底板面积比较大，整流桥和散热片之间放弃了传统的导热硅脂而采用了1.5MM厚的非相变导热硅胶垫，这样避免了导热硅脂干枯所造成的散热不良的问题。
组件成本：硅整流桥 130元，散热片25元，硅胶垫 5元，风扇25元共185元
关于硅整流桥的选择：不同电流的硅整流桥差价不大，建议选大不选小放大一倍选用比如30A用100A的硅整流桥，这个东西比常见的小方块强多了，4个电极采用螺丝固定，下面还设有固定孔，因为是工业产品有配套的散热片可供购买。需要注意的是MDQ系列单相整流桥200A是一个固定孔位（4孔M5） 100A的以下是一个固定孔位（2孔M5），注意购买散热片的时候要再三确定M5螺丝的孔距。 美中不足整个模块体积比较大不适合紧凑型的电源，品牌就选上整即可老厂家质量好。如果是30A的电源建议选择MDQ100A配合100mm长的H型散热器就行。
特别注意：两侧塑料板的固定拉手和硅整流桥之间至少预留一个TO-220的宽度 这样可以在硅整流桥两侧各安装一个TO-220封装的常开温度开关，两个开关并联使用可以控制散热风扇的开闭，即稳定还有冗余备份，温度开关可选择55度的，如果要稳妥一些45-50度的更好了。
PS：原图设计了一组采用的温度电阻为探头的风扇控制器，但是原件越多越容易出问题，虽然电路板仍设计了这块电路，但是本电源所有风扇的开闭都采用TO-220的温度开关。

bg3qai:bve那边卖变压器你没看见次级是扁铜绕的
买那个多好
 (2014-05-26 22:57) 

都一样 扁铜更硬 我是特殊要求的用多股 当初设想的是一根漆包线一个线鼻子 这样多方便，好弯，后来觉得麻烦直接焊到一个铜鼻子里去了。铜排也好多股漆包线也好 线径够粗就行了

看看，正有此意

3：滤波电容组
根据习惯参数1A需要2000UF的容量 ，50A需要10万UF，考虑到电容的偏差和连接铜材的设计，电容组设计为12个10000UF共12万UF，再选大点也行，但是投入产出就不成正比了。当初设计的时候为了大电流的输出，滤波电容组必须要低内阻，虽然有大个头拆机6万8UF的电容但是买回来实测一下电解液已经干了内阻也很大，选来选取还是采用了ENLA的音频滤波电容1只1万UF，12只并联。单电容内阻0.03欧姆 12只并联0.025欧，看计算参数应该可以了。友人赠送了一些日化的35V 23000UF的电容，内阻更佳，但是这个电容直径是50MM 10万UF需要5只并联，要先买5个电容固定圈然后切割扁铜线将5个电容并联 很是麻烦，还占体积，故舍弃。电容的连接极板采用2MM紫铜加工，最细线条8MM合16平方已经足够跑50A 固定耳开孔适配M6螺栓和硅整流桥的电极螺栓一致，方便DIY。
ENLA的这款电容分国产和泰国产，泰国产多了一个TAILAND的字样（据说泰国产更佳和朋友实测一下和国产的ENLA单内阻来说没什么差别），我这个是国产的，买的时候没注意这点。各位如需购买要提前问问
附属文件是R14的AUTOCAD可以直接上雕刻机 整体采用3*4并列，如果要做30A的电源，图纸稍微改改做成2*4就是8万UF满足30A电源的要求
如果切割铜材最好同时切割一组0.2-0.5mm的环氧板夹铜板和电容之间防止焊接的时候把外皮烫坏，如果正负极短路那就乐子大了，没有环氧板用做变压器的绝缘纸也行，没有绝缘纸几张A4纸也行，就是为了绝缘。我的电容组没加，想加的时候来不及了，好在没短路。焊接的时候需要200W以上的电烙铁才能搞定，组装电容的时候注意正负极。
组件价格：电容16.5一只共198（泰国产ENLA的加5毛），铜材及加工费70 共268

lm723都老了，要多买几块，也快难找喽

内容来自[手机版]

整流用同步方式行不行，散热器和压降都小

电容输入滤波，整流滤波后的直流电压大约是变压器次级的1.25~1.33倍（如果滤波电容足够大，带负载的情况下，还与变压器次级的电阻，硅桥的内阻有关）。请查阅有关设计书籍。

看看我的变压器吧。
国家一级C型铁心，次级为扁铜线绕制。
次级是36V中心抽头的。

我不欣赏工业用硅堆，半桥等用在电子电路中。
如果考虑到管压降散热等，整流元件我会选用肖特基二极管。
电压调整管考虑到管压降，如果能找到锗大功率管如3AD18C（30A)会更好。
我觉得电路越简单越好，我会用一只金封7812来稳压，垫升到13.8V即可。

请看原文。