高穩(wěn)定度低紋波直流電源設(shè)計

高穩(wěn)定度低紋波直流電源設(shè)計線性穩(wěn)壓電源被廣泛應(yīng)用于科研、電力電子、電鍍、廣播電視發(fā)射、通信等領(lǐng)域，大專高等院校、實驗室等進行電子電路研究不可或缺的儀器設(shè)備。但是傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電源存在變壓器轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)壓芯片壓差大、濾波電路不夠完善等缺點，時常出現(xiàn)輸出紋波大、效率低、發(fā)熱量大、間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲等問題。在歷年的電子設(shè)計競賽中，作品在比賽場地測試正常，但在指定測試場地測評時，電路突然燒毀或者性能指標達不到原先水平的現(xiàn)象時有發(fā)生，一個重要的原因就是測評場地提供的穩(wěn)壓電源電壓波動大、供電電流不穩(wěn)定、正負電壓不匹配。因此，高穩(wěn)定性、低紋波的穩(wěn)壓電源是科研創(chuàng)新和電子設(shè)計競賽不可或缺的保障。1系統(tǒng)總體方案設(shè)計本設(shè)計由降壓模塊、整流濾波模塊、線性穩(wěn)壓模塊和低通濾波模塊組成，如圖1所示。變壓器將220V/50Hz交流電分別降壓到±16V、±6V、+6V，通過整流橋堆整流以及大容量電容濾波后，進入正（負）線性穩(wěn)壓模塊，再經(jīng)過低通濾波模塊濾除直流以外的干擾信號，分別輸出±15V、±5V、+5V的穩(wěn)定電壓。卷與降壓電路—整流濾波I線性稽壓I—低通海法-- I . 2主要功能模塊分析2.1整流濾波模塊整流濾波電路主要由整流橋堆和大容量濾波電容組成，如圖2所示。整流橋堆具有體積小巧、輸出電流大、安裝方便等優(yōu)勢，并能代替由4只二極管組成的傳統(tǒng)橋式整流電路。濾波電路采用大容量電解電容濾波，增加了輸出電壓的穩(wěn)定性。根據(jù)式（1）可求出所需濾波電容容量。(I)其中W5,六50其中W5,六50Hz"二=2()當輸出電壓為5V、電流為2A時，=U/=2.5，此時，C=k/2=20000,其中，k=5。電容耐壓Umax2Ui24.0其中，Ui=17V，因此Umax取值為25V.在電解電容C6兩端并聯(lián)一個0.01 的瓷片電容C10可以有效抑制高頻干擾。

圖2橋式整流濾波電路線性穩(wěn)壓模塊LT1083/LT1033系列正負可調(diào)穩(wěn)壓器的效率大大高于現(xiàn)有器件，可以提供7.5A、5A和3A輸出電流，并能在低至1V的壓差條件下運行，壓降在最大電流條件下保證在1.5V以內(nèi)。負載電流減小時允許壓差同時減小，可在多種電流水平條件下通過片內(nèi)修整電路，提供所保證的最小壓差，并能夠使輸出電壓準確度調(diào)節(jié)至1%.其電壓調(diào)整率為0.015%，負載調(diào)整率為0.01%，對電流限值也進行了修整，最大限度地減小了過載條件下穩(wěn)壓器和電源電路上承受的應(yīng)力，具有熱功耗限制保護[10].LT1083/LT1033系列器件的引腳與老式三端穩(wěn)壓器兼容，與大多數(shù)穩(wěn)壓器設(shè)計中的10 輸出電容器以及PNP穩(wěn)壓器多達10%的輸出電流作為靜態(tài)電流消耗不同，LT1083/LT1033系列的靜態(tài)電流流入負載，大大降低了電源功耗。此芯片電壓調(diào)整率小、負載調(diào)整率小的特點能夠保證輸出電壓穩(wěn)定度高。正負線性穩(wěn)壓模塊電路如圖3所示，其中R1=R3,R2=R4.電路中的電阻參數(shù)可根據(jù)輸出可調(diào)電壓公式確定：其中，Uref=1.25其中，Uref=1.25V,A=50，R1=200G1LT1085CTINourADJKI-G1LT1085CTINourADJKI-10|xFVoid_±C4-IOjulFR2Void_±C4-IOjulF[J2LT1O33CT圖3正負線性穩(wěn)壓模塊電路低通濾波模塊低通濾波電路采用LC濾波電路，濾波電容為400電解電容和0.01 瓷片電容，能有效減少直流的紋波和高頻干擾，兩個33 /3人功率電感并聯(lián)可以隔離交流并提高輸出電流。截止頻率：Lbr*rF其中，L33hC400，圖4為低通濾波器電路圖?！?Vin才33|ulH/3AL\C5Vin才33|ulH/3AL\C5―103T+C2C3.丁IOjjlF4700“P―C4丁103圖4LC濾波電路3電源性能測試測試儀器采用固緯4位半數(shù)字萬用表(GDM-8245)、上海愛儀交流毫伏表(AS2294D)和調(diào)壓變壓器(TDGC-0.5/0.5)。負載電阻采用水泥電阻(2.5/20、5/20、15/20)。電源性能參數(shù)如表1所示?？梢钥闯?，負載調(diào)整率和電壓調(diào)整率反映出了電源較高的穩(wěn)定度，紋波系數(shù)指標反映出低紋波特性。

表1電源性能參數(shù)表輸出電壓5V擋+5V擋-5V擋+I5V擋-I5V擋空載電壓/V5.1325J73-5.15715206-15.239帶載電壓/V5.042S5.0940-5.07415J0K15J39帶載電流小21111輸出最大紋波/mV0印0.250.320.610J0紋波系數(shù)MlJ0.0050.0060.0Q4CL005負載調(diào)整率/%1.63L53L6I0.640.66ir+3電壓調(diào)整率/%(10530.051().034.JI133^83位牖6傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源因其電壓波動大、效率低、體積龐大等缺點影響了電子產(chǎn)品的各項性能指標。本文設(shè)計制作的電源不僅具有高穩(wěn)定性、低紋波的優(yōu)點，而且輸出電壓可調(diào)、電壓波動小、帶負載能力強、體積小巧。由于本文所設(shè)計的電源具有非常小的電壓調(diào)整率，一旦設(shè)置好電壓，即