高稳定度低纹波的线性稳压电源设计

　　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。在历年的电子设计竞赛中， 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

　　2.2 线性稳压模块

　　LT1083/LT1033 系列正负可调稳压器的效率大大高于现有器件，可以提供7.5 A、5 A 和3 A 输出电流，并能在低至1 V 的压差条件下运行，压降在最大电流条件下保证在1.5 V 以内。负载电流减小时允许压差同时减小，可在多种电流水平条件下通过片内修整电路，提供所保证的最小压差，并能够使输出电压准确度调节至1%.其电压调整率为0.015%,负载调整率为0.01%,对电流限值也进行了修整，最大限度地减小了过载条件下稳压器和电源电路上承受的应力，具有热功耗限制保护[10].LT1083/LT1033 系列器件的引脚与老式三端稳压器兼容，与大多数稳压器设计中的10 μF 输出电容器以及PNP 稳压器多达10%的输出电流作为静态电流消耗不同，LT1083/LT1033 系列的静态电流流入负载， 大大降低了电源功耗。此芯片电压调整率小、负载调整率小的特点能够保证输出电压稳定度高。正负线性稳压模块电路如图3 所示，其中R1=R3,R2=R4.电路中的电阻参数可根据输出可调电压公式确定：