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高稳定度低纹波直流电源设计方案

导读: 设计制作了一款基于LT1083/LT1033 系列大功率低压差三端稳压芯片的高稳定度低纹波直流电源,介绍了降压、整流滤波、线性稳压、LC 低通滤波等主要构成模块。测试结果表明,本电源具有输出电压稳定度高、输出电流大、低纹波、低功耗等特点。

  线性稳压电源被广泛应用于科研、电力电子、电镀、广播电视发射、通信等领域, 是大专高等院校、实验室等进行电子电路研究不可或缺的仪器设备。但是传统线性稳压电源存在变压器转换效率低、稳压芯片压差大、滤波电路不够完善等缺点, 时常出现输出纹波大、效率低、发热量大、间接地给系统增加热噪声等问题。在历年的竞赛中, 作品在比赛场地测试正常, 但在指定测试场地测评时, 电路突然烧毁或者性能指标达不到原先水平的现象时有发生, 一个重要的原因就是测评场地提供的稳压电源电压波动大、供电电流不稳定、正负电压不匹配。因此, 高稳定性、低纹波的稳压电源是科研创新和电子设计竞赛不可或缺的保障。

 

  1 系统总体方案设计

 

  本设计由降压模块、整流滤波模块、线性稳压模块和低通滤波模块组成, 如图1 所示。变压器将220 V/50 Hz 交流电分别降压到±16 V、±6 V、+6 V, 通过整流桥堆整流以及大容量电容滤波后, 进入正( 负) 线性稳压模块, 再经过低通滤波模块滤除直流以外的干扰信号, 分别输出±15 V、±5 V、+5 V 的稳定电压。

 

  

  图1 系统结构框图

 

  2 主要功能模块分析

 

  2.1 整流滤波模块

  整流滤波电路主要由整流桥堆和大容量滤波电容组成, 如图2 所示。整流桥堆具有体积小巧、输出电流大、安装方便等优势, 并能代替由4 只二极管组成的传统桥式整流电路。滤波电路采用大容量电解电容滤波,增加了输出电压的稳定性。根据式(1) 可求出所需滤波电容容量。

 

  

 

  当输出电压为5 V、电流为2 A 时,R=U/I=2.5 Ω, 此时,C= kT/2R =20 000 μF,其中,k=5 。电容耐压Umax≥√2Ui≈24.038 V.其中,Ui=17 V, 因此Umax取值为25 V.在电解电容C6 两端并联一个0.01 μF 的瓷片电容C10 可以有效抑制高频干扰。

 

  

  图2 桥式整流滤波电路