高穩(wěn)定度低紋波的線性穩(wěn)壓電源設計

摘 要： 設計制作了一款基于LT1083/LT1033系列大功率低壓差三端穩(wěn)壓芯片的高穩(wěn)定度低紋波直流電源，介紹了降壓、整流濾波、線性穩(wěn)壓、LC低通濾波等主要構成模塊。測試結果表明，本電源具有輸出電壓穩(wěn)定度高、輸出電流大、低紋波、低功耗等特點。
關鍵詞： 高穩(wěn)定度；低紋波；低功耗

　線性穩(wěn)壓電源被廣泛應用于科研、電力電子、電鍍、廣播電視發(fā)射、通信等領域，是大專高等院校、實驗室等進行電子電路研究不可或缺的儀器設備[1]。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[2-3]。在歷年的電子設計競賽中，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[4]。因此，高穩(wěn)定性、低紋波的穩(wěn)壓電源是科研創(chuàng)新和電子設計競賽不可或缺的保障[5-6]。
1 系統(tǒng)總體方案設計
　本設計由降壓模塊、整流濾波模塊、線性穩(wěn)壓模塊和低通濾波模塊組成[7]，如圖1所示。變壓器將220 V/50 Hz交流電分別降壓到±16 V、±6 V、+6 V，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±15 V、±5 V、+5 V的穩(wěn)定電壓。

2.2 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7.5 A、5 A和3 A輸出電流，并能在低至1 V的壓差條件下運行，壓降在最大電流條件下保證在1.5 V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)壓器設計中的10 μF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：