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高稳定度低纹波直流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。
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0.01μF 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。
线性稳压电源设计摘要：直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电，整流器把交流电变为直流电，经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并稳定输出直流电压。
关键词：直流稳压电路；整流；滤波；稳压；直流输出正文：1.系统设计思路：线性稳压电源的主要结构如下图所示：图1 线性稳压电源主要结构直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电，整流器把交流电变为直流电，经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并稳定输出直流电压。
2.系统功能及其使用说明：1.变压器变压电路相对简单，仅有一个单相变压器，变压器将市电转化为电路能承担的电压。
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。
变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。
变压器的基本原理是电磁感应原理。
理想变压器满足I1/I2=U2/U1=N2/N1=1/n,因此P1=P2=U1I2=U2I1.2.整流电路整流电路是把经过变压后的交流电通过具有单向导电性能的整流元件（如二极管、晶闸管等），将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。
但是，这种电压直流幅值变化很大，包含有很多的脉动交流成分，还不能作为直流电源使用。
对于高质量的稳压电源，其整流电路一般都选用桥式整流电路。
整流电路常见的有单相桥式整流电路，单相半波整流电路，和单相全波整流电路。
线性稳压器设计技巧线性稳压器是一种常见的电源稳压电路，其工作原理是通过调整稳压管上的控制电压，使输出电压保持稳定。
在设计线性稳压器时，需要考虑多个因素，包括负载特性、输入电压范围、稳压精度、效率等。
本文将介绍一些线性稳压器设计的技巧。
1.选择合适的稳压芯片：在选择稳压芯片时，需要考虑负载和输入电压的要求。
芯片的额定输出电流应能满足负载的需求；输入电压要在芯片规定的范围内。
此外，还应注意芯片的稳压精度和温度特性，以确保稳定的输出电压。
2.合理的输入滤波：稳压器的输入端应添加合适的滤波电路，以减小输入电压的纹波和杂散噪声。
常见的滤波电路包括电容滤波和电感滤波。
电容滤波可用于减小高频纹波，而电感滤波主要用于减小低频纹波。
3.合适的功耗计算：稳压器的功耗会导致温度上升，进而影响稳定性和可靠性。
设计时应合理计算功耗，选择合适的散热解决方案。
此外，还应注意芯片的最大工作温度，以避免过温损坏。
4.适当的负载补偿：线性稳压器的输出电压会随着负载的变化而发生偏移。
为了降低输出电压的波动，可以通过负载补偿技术进行补偿。
常见的负载补偿方法有并联电容补偿和串联电感补偿。
5.合理的反馈网络设计：稳压器的反馈网络是保持输出电压稳定的关键。
在设计反馈网络时，应考虑稳压精度、纹波和稳定性。
常见的反馈网络包括RC网络和LC网络。
RC网络可用于提高稳定性和减小纹波，而LC 网络可进一步提高稳压精度。
6.降低散射电流：散射电流是指稳压管中导通和截止过程中发生的浪涌电流。
散射电流会导致功耗和纹波增大，进而降低稳压器的效率和稳定性。
为了降低散射电流，可以采用合适的稳压管和散热措施。
7.合适的保护电路：线性稳压器设计中还需考虑电源的保护功能，以避免输入电压过高、过低或瞬态干扰等恶劣条件对负载和芯片造成损害。
可以增加输入和输出的过压、过流、过温保护电路来提高稳压器的可靠性。
总之，线性稳压器设计时需要综合考虑负载特性、输入电压范围、稳压精度和效率等因素，以及采用合适的稳压芯片、滤波电路、负载补偿、反馈网络、散热和保护电路等技术手段来提高稳压器的性能和可靠性。
第28卷第1期 强激光与粒子束V I 28, N o. 1 2016 年1 月H IG H POWER LASER A N D P A R T IC LE BEAMS Jan. , 2016200 k V低纹波高稳定度直流高压电源李亚维，谢敏，蓝欣，刘云涛，马成刚，吴烈(中国工程物理研究院流体物理研究所，脉冲功率科学与技术重点实验室，四川绵阳621900)摘要：直流高压电源在科学实验和工业生产中有着广泛的运用，传统高压直流电源是通过工频变压器 直接升压，再经整流滤波得到所需要的高压，普遍存在精度低、调整复杂、纹波系数大等诸多缺陷。
本系统基于全桥逆变、倍压整流和脉宽控制技术，设计了用于电子束离子阱装置的直流高压电源，采用高频逆变、正负双向倍压整流、电压电流双环控制等方法，实现了直流高压输出。
结果表明，所设计的直流高压电源具有稳定性好、纹波小、可靠性高、系统安全等特点，最终输出的电压在0〜200 k V连续可调，纹波和稳定性都小于0.01%，满足实验需求。
关键词：直流高压电源；双向倍压；低纹波；高稳定度中图分类号：T P2 文献标志码：A doi：10.11884/HPLPB201628.015016高压电源的应用十分广泛，不仅应用于雷达对抗、电磁炸弹、电子回旋加速器，同时还应用于安全检查（机 场、车站、码头和重要公共场所等）医疗检测和工业探测中的x光机[-2]、表面处理中的静电喷涂、环境保护中的静电除尘[34]，也应用于日常生活中的阴极射线管显示器、显像管电视机、电蚊拍、臭氧发生器等领域[56]。
目前，高压大功率电源已普遍应用开关电源技术，但受高频高压变压器分布参数不易控制、大功率半导体开关速度低损耗高、高压硅堆反向恢复时间慢等因素的制约，国内研制的此类电源的开关频率普遍在20 k H z左右，较低的开关频率限制了高压电源及其用户设备的小型化和轻量化工作。
成都理工大学研制了 25k V高精度直流负高压电源。
线性直流稳压电源电路设计方案详解————《》线性稳压电源是指调整管工作在线性状态下时的直流稳压电源，它是一种电源变换电路，也是电子系统的重要组成部分，其功能主要是为电子电路提供它所需要的电能。
电子设备通常需要电压稳定的直流电源对负载进行供电。
线性稳压电源被广泛的应用于电子电路中，虽然各种新型的稳压电路结构层出不穷，但线性稳压电源却始终是无法代替的。
一、线性直流稳压电源的工作原理普通电源的工作原理现在随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域也变得越来越广泛，电子设备的种类也在逐渐的不断更新、不断增多，电子设备与人们日常的工作、生活的关系也是日益密切。
任何的电子设备都离不开安全有效的电源，电源是一切电力电子设备的动力源，因此它被形象地称之为“电路的心脏”。
现在的生活中，各种高科技产品对电源的技术性能指标的要求更是越来越高。
电源通常可以分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。
直流电源又可分为两类［8］，即：一类是能直接供给直流电流或电压的，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等，；另一类是能将交流电变换成所需要的稳定的直流电流或电压的，这类变换电路统称为直流稳压电源。
现代电子设备的电路中使用了大量的半导体器件，这些半导体一般需要几伏到几十伏的直流供电电源，以便于得到其正常工作时所必需的能源。
现代电子设备中使用的直流稳压电源主要分为两大类：线性稳压电源和开关性稳压电源。
线性稳压电源亦称为直流线性稳压电源，它的稳压性能很好，而且输出纹波很小，其缺点是需要使用体积和重量都比较大的工频变压器，而且稳定效率也比较低。
开关型稳压电源按照不同分类方式可以分成多种类型。
按照其输出是否调整元（开关元件）等构成的其他部分隔离，这种隔离可以分为非隔离型和隔离型两类；按照开关元件的激励方式，又可以将其分成自激励和他激励两种类型；而按照电源的输入，又可分为AC/DC和DC/DC 两种类型；按照开关元件的连接形式，可分成串联型和并列型两种类型。
高稳定度低纹波的线性稳压电源设计中心议题：∙高稳定度低纹波的稳压电源" title="线性稳压电源">线性稳压电源系统总体方案设计∙线性稳压电源的主要功能模块分析∙电源性能测试本文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。
线性稳压电源设计本实验中设计的直流稳压电源，主要由变压器、整流、滤波电路和稳压电路组成。
其中变压器用于将市电的交流电转换为所需的直流电，整流电路用于将交流电转换为半波或全波直流电，滤波电路用于平滑输出电压，稳压电路用于稳定输出电压。
在本实验中，采用单相桥式整流电路，将交流电转换为全波直流电。
接着，通过滤波电路对电压进行平滑处理，去除电压波动和纹波。
最后，通过三端集成稳压器对电压进行稳定，保证输出电压的稳定性和精度。
四、实验过程1、搭建电路板：按照电路图和PCB图进行布线和焊接，注意元器件的正确安装和连接方式。
2、调试电路：接通电源，使用万用表测量电路各点电压和电流，检查电路是否正常工作。
3、测试电路：连接负载，测量输出电压和电流，检查电路是否满足要求。
五、实验结果经过调试和测试，本实验设计的直流稳压电源能够稳定输出+5V、12V的电压，且输出电流不小于2A，满足实际应用需求。
六、元器件清单本实验所需元器件包括：变压器、整流二极管、滤波电容、稳压器、电阻、电容、LED等。
七、心得体会本实验通过对直流稳压电源的设计和实验，加深了对电源电路的理解和掌握。
同时，也提高了自己的动手实践能力和解决问题的能力。
八、附录：PCB图本实验的PCB图如下图所示，可以根据需要进行修改和优化。
便于估算，假设为理想锯齿波，纹波电压的峰峰值urpp和有效值Ur分别为：其中f=50Hz。
2.线性集成稳压器集成稳压电源分为线性和开关型两类。
线性稳压器具有外围电路简单、输出电阻小、输出纹波电压小、瞬态响应好等优点，但功耗大、效率低，一般用于输出电流5V以下的稳压电路中。
我们选择了LM78xx系列芯片，其中78xx系列为正电压输出，79xx系列为负电压输出，xx为输出电压的值。
根据试验要求，我们选择了LM7805用于输出+5V的直流电压，LM7812和LM7912用于输出±12V的直流电压。
芯片内集成了恒流源、基准电压源、采样电阻、比较放大、调整管、过热过流保护电路、温度补偿电路等，所有电路集成在单块硅片上，只有输入输出公共三个引出端，故名三端式。
电子电路中的电源设计和稳压方法电源是电子设备中不可或缺的组成部分，它为电子器件提供稳定、可靠的电能。
电路中的电源设计和稳压方法是保证电子设备正常工作的关键。
本文将详细介绍电源设计的步骤和常用稳压方法。
一、电源设计步骤1. 确定电源要求：首先需要明确电源的输出电压、电流、功率等要求，根据所需的电压等参数来选择合适的电源类型。
2. 选择电源类型：常见的电源类型包括线性电源和开关电源。
线性电源简单可靠，但效率低，适用于静态负载；开关电源效率高，但复杂，适用于大功率和动态负载。
3. 选择电流处理方式：根据电流要求，选择直流电源或交流电源，并确定是否需要滤波电路来减小输出纹波。
4. 选择稳压方法：根据电源的使用环境和要求，选择合适的稳压方法。
5. 电源保护功能：考虑电源的过压、过流、短路等保护功能，选择合适的保护电路。
6. 确定电源参数和设计电路：根据以上步骤确定的要求，选择合适的元器件和设计电路，进行电源的设计和布局。
二、常用稳压方法1. 线性稳压器：线性稳压器是一种常用的稳压方法。
它通过调节放大器的放大倍数来保持输出电压的稳定。
线性稳压器简单可靠，输出纹波小，但效率较低。
常见的线性稳压器包括三端稳压器和二端稳压器。
2. 开关稳压器：开关稳压器利用开关管的导通和截止控制，通过开关操作来维持输出电压恒定。
开关稳压器效率高，但存在开关噪声和输出纹波较大的问题。
常见的开关稳压器有开关电源和开关稳压模块。
3. 三端稳压器：三端稳压器是一种常见的线性稳压器，它利用内部的管头来控制输出电压恒定。
它具有简单、成本低、输出稳定等优点。
三端稳压器适用于低功率、低精度和小体积的电源设计。
4. 开关电源：开关电源是一种常用的开关稳压器，它通过开关管的周期性导通和截止操作来维持输出电压稳定。
开关电源具有高效率、高稳定性等优点，适用于大功率和动态负载的电源设计。
5. 二端稳压器：二端稳压器是一种常见的线性稳压器，它通过调整负载电阻的大小来保持输出电压的恒定。
线性稳压电源设计稳压电源设计方法在电子电路中，通常需要直流电源供电。
直流稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop- p 等性能指标要求，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，从而合理地选择这些器件。
1设计步骤：稳压电源设计分三个步骤：一是根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax，确定集成稳压器的型号及电路结构形式。
二是根据稳压器的输入电压UI，确定电源变压器二次绕组电压的有效值U2；根据稳压电源的最大输出电流I0max，确定流过电源变压器二次绕组的电流I2 和电源变压器二次绕组的功率P2；根据P2，查出变压器的效率η（见表1），从而确定电源变压器原边的功率P1。
然后根据所确定的参数，选择电源变压器。
三是确定整流二极管的正向平均电流IF、整流二极管承受的最大反向工作电压URM和滤波电容的电容量和耐压值。
根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容。
2 线性稳压电路的组成各个部分功能稳压电源原理图：1.1电源变压器电源变压器的作用是将220 V交流电网电压u1 变换为整流电路所需要的交流电压u2。
电源变压器的效率为：η=P2 /P1，其中：P2 是变压器副边的功率，P1 是变压器原边的功率。
表１小型变压器的效率副边功率P2 <10VA 10～30VA 30～80VA 80～200VA效率0.6 0.7 0.8 0.85算出了副边功率P2 后，可根据表1 算出原边功率P2。
由P1、P2 及u2值即可选择电源变压器。
1.2整流电路整流电路的作用是将交流电压u2 变换成单向脉动的直流电压u3，在直流稳压电源中常采用桥式整流电路。
滤波电路经整流后的直流输出电压脉动性很大，不能直接使用。
为了减少其交流成分，通常在整流电路后接有滤波电路。
滤波电路的主要任务是将整流后的单向脉动直流电压中的纹波滤除掉，使其变成平滑的直流电。
在小功率电路中常采用电容滤波电路，将滤波电容C 直接并联在负载RL 两端，就可组成电容滤波电路。
锂电池供电的高效、低纹波、低高频噪声电源设计作者：陈昕来源：《电子技术与软件工程》2015年第16期摘要设计了一种锂电池供电的非隔离多路直流电源，嵌入到便携式移动设备中，电源有两路功率较大，效率、纹波、高频噪声的要求高。
存在锂电池输出电压低时与电源输出电压较接近，普通的降压DC/DC难以实现的问题，设计采用了超低压差、占空比可达100%、高效率的BUCK变换器，解决了该问题。
其中一路要求输出电压大范围可调、纹波小于1mV；设计采用了BUCK加LDO电路进行稳压，又明显减小了电源纹波；还用减法放大器控制BUCK电路，保持LDO的工作压差是较小的固定值，保证了电源的高效率。
电源又增加了LC滤波和磁珠滤波，对进一步减小纹波和高频噪声的效果较好。
【关键词】BUCK LDO 纹波滤波锂电池因容量大、体积小、无记忆效应、电量检测容易、使用寿命长等许多优点，并且产品种类多，技术成熟，在许多移动设备、车辆中得到了广泛的使用。
非隔离的开关电源技术也非常成熟，具有体积小、效率高、芯片种类多等优点，很广泛地应用在各个领域中。
在某科研课题中，需要使用锂电池为便携式小体积设备提供多路直流电源，其中有两路输出的功率较大，要求输出的电压稳定。
一路是用电位器可调节输出直流电压，范围为6V～12V，最大输出电流为1.5A，纹波要求小于1mV；另一路是固定输出直流电压，要求输出电压为12V，最大输出电流为2.5A，纹波要求小于10mV。
两路负载是电气隔离的，工作时负载很稳定，两路电源输出的工作电流都不会超过3%。
选用锂电池考虑了重量、形状、可靠性、工作温度范围、连续工作时间等因素，综合分析后选用了容量为14.8V8AH的锂电池组。
设备的体积、重量、连续工作也要重视。
下面仅就以上两路电源的要求进行设计。
1 电源方案制定要减小设备的体积、重量，同时提高连续工作时间，效率是关键因素，效率高可以取消专用散热器，带来的好处是多方面的，因此要用开关电源技术。
高稳定度低纹波的线性稳压电
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。
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。
高性能低压差线性稳压器研究与设计在2007～2009年中国电源管理芯片市场产品结构调查中,低压差线性稳压器(LDO)的市场占有率一直排名第一。
之所以广大消费类电子产品对LDO芯片拥有大量并持久的需求,是由于LDO芯片可以为后续电路提供稳定低噪的电压,并且只占据少量的PCB板面积和消耗极低的功耗。
此外LDO的电路架构还十分适合作为IP集成到片上系统中(SoC)。
随着市场的变化和技术的进步,对LDO芯片的性能要求也在不断地提高。
更高的转换效率、更低的功耗、更少的外围器件以及更高的电源噪声抑制逐渐成为LDO芯片的研究热点和发展趋势。
本文首先对实现高性能LDO的关键问题通过系统设计进行了分析研究,具体主要在纳安级基准电流源、LDO频率补偿方案、LDO大信号响应,以及闭环系统电源噪声传递函数四个方面进行了深入的理论研究和探讨,提出了具有创新意义的电路结构：1)30nA基准电流源；2)基于新型有源受控电阻的3种零点追踪频率补偿方案；3)4种摆率增强电路；4)基于电源噪声抵消抵消技术的4种高PSRR LDO实现方案。
本文基于上述电路模块结构,采用CMOS昆合信号工艺,设计并实现了三款高性能LDO芯片：1)3μA超低静态电流的低功耗LDO芯片；2)无片外电容的LDO 芯片；3)高电源噪声抑制的LDO芯片(PSRR=-70dB@1kHz)。
测试结果验证了设计思想。
在纳安级基准电流源的研究中,要分析了电源电压变化对基准电流的影响机制,提出一款三支路结构,有效地降低了电源噪声对基准电流的影响。
并利用CSMC 0.6μm混合信号工艺中,不同电阻间温度系数的差别以及二极管反向电流的温度特性,在-40度到130度的温度范围内,将基准电流的精度控制在30±0.6nA。
由于LDO芯片的输出极点具有106数量级的变化,有效的频率补偿方案就是产生一个随之变化的动态零点,从而实时的抵消掉输出极点对环路稳定性的不良影响。
在本文中,提出了一种新型的有源受控电路生成电路,能有效地抑制传统有源受控电阻中低精度、受工艺涨落以及MOS管体效应影响较大等缺点；进而可以产生精确地受控零点。
高稳定度低纹波的线性稳压电源设计
中心议题：
高稳定度低纹波的稳压电源" title="线性稳压电源">线性稳压电源系统总体方案设计
线性稳压电源的主要功能模块分析
电源性能测试
本文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
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= Ω，此时，C= kT/2R =20 000 μF,其中，k=5 .电容耐压Umax≥√2Ui≈ 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
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 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 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%,负载调整率为%,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：
其中，Uref= V,IADJ=50 μA,R1=200 Ω。
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图3 正负线性稳压模块电路
低通滤波模块
低通滤波电路采用LC 滤波电路，滤波电容为4 700 μF电解电容和μF 瓷片电容，能有效减少直流的纹波和高频干扰，两个33 μH/3A 功率电感并联可以隔离交流并提高输出电流。
截止频率：
其中，L=33 μH,C=4 700 μF, 图4 为低通滤波器电路图。
图4 LC 滤波电路
3 电源性能测试
测试仪器采用固纬4 位半数字万用表（GDM-8245）、上海爱仪交流毫伏表（AS2294D）和调压变压器（TDGC ） .负载电阻采用水泥电阻（Ω/20 W、5Ω/20 W、15Ω/20 W） .电源性能参数如表1 所示。
可以看出，负载调整率和电压调整率反映出了电源较高的稳定度，纹波系数指标反映出低纹波特性。
表1 电源性能参数表
4 总结
传统稳压电源因其电压波动大、效率低、体积庞大等缺点影响了电子产品的各项性能指标。
本文设计制作的电源不仅具有高稳定性、低纹波的优点，而且输出电压可调、电压波动小、带负载能力强、体积小巧。
由于本文所设计的电源具有非常小的电压调整率，一旦设置好电压，即使电网波动，电源也能保证输出电压与设置电压相同，为微弱信号和高频信号的处理提供有力的保障，不仅能有效地避免在电子竞赛测评时由于更换电源而导致的作品性能指标下降甚至烧毁的事件发生，而且对于电子线路的各项研究有十分重要的意义。
