一种小型、恒压/限流可调线性电源如图1所示，该电源可在电流1A时提供0—25V连续可调直流输出。如需更高电压或者更大电流，可将多路电源模块串联或者并联使用，每路输出电压在其全范围内连续可调，并且独立的电流限制电路保护每路输出免受过载和短路损害。
图1 0—25V/1A连续可调线性电源
该电源由市电进行供电，通过调节工频变压器输入端子使其与如下标准相匹配：
a：115Vac±10%、47-63Hz
b：230Vac±10%、47-63Hz
c：100Vac±10%、47-63Hz
下面分别对电源工作原理、双模块串联、并联以及效率提高与实际测试进行详细分析。
1、0—25V/1A线性电源稳压/限流控制
0—25V/1A线性电源主要包括初级电源、辅助电源、串联调整电路、恒压控制、限流控制和反向保护电路，接下来对每个功能电路进行具体分析。
初级电源VIN：由直流电源和交流纹波组成，为主电路供电，实际设计时由降压变压器和整流滤波电路实现。
辅助电源：由±12V供电电源和±5V参考电源组成；±12V电源为运放和串联调整电路供电；±5V参考电源为稳压和限流电路提供基准；实际设计时由降压变压器、整流滤波电路、±12V三端稳压器7812、7912和LM336基准源实现。
串联调整电路：由驱动控制三极管Q2和功率输出三极管Q1组成；CTRL信号通过Q2实现对Q1基极控制以实现输出稳压与限流，其中+12V电源和电阻R1为串联调整电路提供偏置电流。
恒压控制：由运放U1B、电压采样电阻R6和R7、反馈电容C2以及保护电路组成；通过改变电阻R7参数值实现输出电压调节，具体计算公式为。
限流控制：由运放U1A、电流采样电阻Rs、基准电阻R8、R9、-5V基准源、反馈电容C1以及保护电路组成；当电流采样电阻Rs固定时，通过调节电阻R8参数值改变限流值，具体计算公式为。
二极管D2和D3构成或门电路，对恒压控制和限流控制进行选择。
反向保护电路：二极管D8和D9实现反向电压保护功能；D9以反极性跨接到输出端子，保护输出电解电容免受横跨于输出端反向电压影响；由于串联稳压晶体管不能抵抗任何反向电压，所以将二极管D8跨接至晶体管两端，以便对其进行反向保护；另外，当多支电源模块并联使用时，二极管能够对加载电源与未加载电源进行保护。
正常状态时电源工作于恒压模式，通过调节电阻R7参数值使得电源输出电压在0—25V之间连续变化；当负载电阻变小或者短路使得输出电流大于1A时限流电路开始工作，此时电源工作与限流模式，输出电流为恒定值1A。
C5为输出电容，跨接于电源输出端，用于恒压控制时提供短期脉冲负载电流；另外输出端外部添加任何电容都将提高脉冲负载能力，但会降低限流电路负载保护——平均输出电流限制电路工作之前高电流脉冲可能已将负载损坏。
接下来对图1电路进行瞬态和直流仿真分析，以测试恒压和限流功能。表1为PSpice仿真电路元器件列表，对电路中每个元器件的具体功能均进行详细说明。
表1 0—25V/1A连续可调线性电源仿真电路元器件列表
瞬态仿真测试：瞬态仿真设置与输出电压、电流波形分别如图2和图3所示；输出电压设置为24V、电流设置为0.9A，仿真结果与设置值一致；电压纹波优于1mV、电流纹波优于10uA；电路工作正常。
图2 输出24V/0.9A瞬态仿真设置
图3 输出24V/0.9A仿真波形
直流仿真测试：直流仿真设置与输出电压、电流波形以及测试数据分别如图4和图5所示；当输出电压在1V—25V之间线性增加、电流恒定为0.9A时仿真结果与设置值一致，但电流误差约为20uA，该误差主要由运放U1A输出电流产生。
图4 输出1V—25V/0.9A直流仿真设置
图5 输出1V—25V/0.9A仿真波形与数据
2、50V/1A双模块串联
当所需电压超过25V时可采用两支独立电源模块串联实现，每支电源模块输出电压独立调节；既可平均分压也可将一支调节至25V满量程，然后调节另一模块进行补偿；如果将两模块串联端设置为0V，则可输出正负电源。每支电源模块内部均跨接反向二极管，保护电源串联输出短接时滤波电容免受反向电压损坏。
图6 输出50V/0.8A串联电路
图7 输出电压波形
50V串联电路及其电压仿真波形分别如图6和图7所示，每路输出均为25V，总电压为50V，与设置值一致，双模块串联功能正常，接下来测试输出电压变化时电源模块特性。
图8 输出电压10V—50V仿真设置
图9 输出电压波形
图8和图9分别为双模块串联、输出电压为10V—50V时直流仿真设置与每支模块以及串联输出电压波形——两模块输出电压完全一致、总输出电压为两模块输出电压之和。由于每支模块均独立工作，所以可进行多支串联，以提供更高等级电压。
3、25V/2A双模块并联
当所需电流超过1A时采用两支或多支独立电源模块并联实现，总输出电流为每支独立电源模块输出电流之和。实际设置时将一支电源模块输出电压设置为所需电压，将其余电源模块输出电压设置略高于所需电压。低压输出电源模块用于控制输出电压幅值，而设置为较高输出电压的电源模块起限流作用，其输出电压一直降低至实际输出电压。限流模块工作于1A限流模式，低压输出电源模块用于补偿总电流与限流模块之间差值：如果总电流为2.3A，采用3支模块并联，两支模块工作于限流模式即输出电流1A；第3支模块用于控制输出电压，其输出电流为2.3A-2A=0.3A。
图10 输出20V/1.5A并联电路
图11 输出电流波形
图10和图11分别为输出电压20V、输出电流1.5A时双电源模块并联电路图和输出电流波形。模块1设置输出电压为20V，模块2设置输出电压为25V，所以实际输出电压为20V；此时模块2工作于限流模式，输出电流为1A；模块1工作于恒压模式，输出电流为1.5A-1A=0.5A，与图3.38输出电流波形完全一致，双模块并联功能正常。接下来测试输出电流变化时电源模块工作特性。
图12 输出电流1.1A—1.9A仿真设置
图13 输出电流波形
图12和图13分别为双模块并联、输出电压20V、输出电流为1.1A—1.9A时直流仿真设置与每支模块以及并联输出电流波形——输出电压恒定20V、模块2输出电流恒为1A、模块1输出电流为设置值与模块2电流之差；当N支模块并联工作时，输出电流I必须满足如下条件：N-1<IN，否则模块之间电流出现倒灌现象，输出异常。
4、变压器绕组切换
本电源为线性控制方式，当输出电压为1V和25V时电源总体效率相差巨大，通过切换输入变压器副边绕组可大大提高电源效率，整体电路如图14所示。
图14 变压器绕组切换
变压器绕组切换及整体电源电路如图14所示：VIN1和VIN2分别为变压器两组副边绕组，通过开关S1和整流滤波电路为串联调整电路供电；当输出电压略低于12.5V时S1断开，此时只有VIN1为电路供电；当输出电压略高于12.5V时S1导通，此时VIN1和VIN2串联为电路供电，仿真波形如图15所示。
图15 仿真电压波形
在图15中，V(0,-OUT)为输出电压波形，20ms时输出电压由10V增加至20V；当输出电压为10V只有VIN1工作，当输出电压升高为20V时VIN2同时工作，整流滤波电压升高，如图中V(IN,-OUT)曲线所示；V(IN,ISENSE)为功率三极管Q1的CE两端电压波形，输出10V时约为3V、输出20V时约为7V，低压输出时电源整体效率大大提高。
5、整机性能测试
实际测试结果如下：
负载效应：输出电流从满载到空载变化时输出电压变化量小于0.01%VOUT+2mV；
源效应：对于额定值以内的任意线电压变化，输出电压变化量小于0.01%VOUT+2mV；
波纹和噪声：共模电压有效值值小于0.35mV、峰峰值 (20Hz—20MHz)小于1.5mV；
共模电流 (CMI)：输出有效值均小于1μA(20Hz—20kHz)；
工作温度范围：最大额定输出时工作温度为0—40C，较高温度下输出电流将线性减小，最高温度55C 时电流减小至额定值的50%；
温度系数：30分钟预热之后，在0—40C工作范围内温度每变化1C输出电压变化量小于 0.02%VOUT +1mV；
稳定性（输出漂移）：30分钟预热之后，当输入电源、负载和环境温度恒定时，输出电压8小时漂移小于0.1%VOUT+5mV；
负载瞬态响应时间：从满载变为半载或从半载变为满载时输出电压恢复至VOUT15mV以内时间小于50μs；
输出电压过冲：接通或关闭交流电源时，如果电压设置为小于1V，则输出与过冲之和不超过1V；如果电压设置为1V或者更高，输出将无过冲。