線(xiàn)性穩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(lǐng)域， 是大專(zhuān)高等院校、實(shí)驗室等進(jìn)行電子電路研究不可或缺的儀器設備。但是傳統線(xiàn)性穩壓電源存在變壓器轉換效率低、穩壓芯片壓差大、濾波電路不夠完善等缺點(diǎn)， 時(shí)常出現輸出紋波大、效率低、發(fā)熱量大、間接地給系統增加熱噪聲等問(wèn)題。在歷年的電子設計競賽中， 作品在比賽場(chǎng)地測試正常， 但在指定測試場(chǎng)地測評時(shí)， 電路突然燒毀或者性能指標達不到原先水平的現象時(shí)有發(fā)生， 一個(gè)重要的原因就是測評場(chǎng)地提供的穩壓電源電壓波動(dòng)大、供電電流不穩定、正負電壓不匹配。因此， 高穩定性、低紋波的穩壓電源是科研創(chuàng )新和電子設計競賽不可或缺的保障。

系統總體方案設計

本設計由降壓模塊、整流濾波模塊、線(xiàn)性穩壓模塊和低通濾波模塊組成， 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(guò)整流橋堆整流以及大容量電容濾波后， 進(jìn)入正( 負) 線(xiàn)性穩壓模塊， 再經(jīng)過(guò)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 的穩定電壓。

主要功能模塊分析

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定性。根據式(1) 可求出所需濾波電容容量。

當輸出電壓為5 V、電流為2 A 時(shí)，R=U/I=2.5 Ω， 此時(shí)，C= kT/2R =20 000 μF，其中，k=5 。電容耐壓Umax≥√2Ui≈24.038 V.其中，Ui=17 V， 因此Umax取值為25 V.在電解電容C6 兩端并聯(lián)一個(gè)0.01 μF 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

2、線(xiàn)性穩壓模塊

LT1083/LT1033 系列正負可調穩壓器的效率大大高于現有器件，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?xún)�。負載電流減小時(shí)允許壓差同時(shí)減小，可在多種電流水平條件下通過(guò)片內修整電路，提供所保證的最小壓差，并能夠使輸出電壓準確度調節至1%.其電壓調整率為0.015%，負載調整率為0.01%，對電流限值也進(jìn)行了修整，最大限度地減小了過(guò)載條件下穩壓器和電源電路上承受的應力，具有熱功耗限制保護，LT1083/LT1033 系列器件的引腳與老式三端穩壓器兼容，與大多數穩壓器設計中的10 μF 輸出電容器以及PNP 穩壓器多達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。此芯片電壓調整率小、負載調整率小的特點(diǎn)能夠保證輸出電壓穩定度高。正負線(xiàn)性穩壓模塊電路如圖3 所示，其中R1=R3，R2=R4.電路中的電阻參數可根據輸出可調電壓公式確定：

其中，Uref=1.25 V，IADJ=50 μA，R1=200 Ω。

圖3 正負線(xiàn)性穩壓模塊電路

電源性能測試

測試儀器采用固緯4 位半數字萬(wàn)用表(GDM-8245) 、上海愛(ài)儀交流毫伏表(AS2294D) 和調壓變壓器(TDGC -0.5/0.5) 。負載電阻采用水泥電阻(2.5Ω/20 W、5Ω/20 W、15Ω/20 W) 。

傳統穩壓電源因其電壓波動(dòng)大、效率低、體積龐大等缺點(diǎn)影響了電子產(chǎn)品的各項性能指標。本文設計制作的電源不僅具有高穩定性、低紋波的優(yōu)點(diǎn)， 而且輸出電壓可調、電壓波動(dòng)小、帶負載能力強、體積小巧。由于本文所設計的電源具有非常小的電壓調整率， 一旦設置好電壓， 即使電網(wǎng)波動(dòng)， 電源也能保證輸出電壓與設置電壓相同， 為微弱信號和高頻信號的處理提供有力的保障， 不僅能有效地避免在電子競賽測評時(shí)由于更換電源而導致的作品性能指標下降甚至燒毀的事件發(fā)生， 而且對于電子線(xiàn)路的各項研究有十分重要的意義。