小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計分享之主電路

在穩(wěn)壓電源設(shè)計的過程中，很多時候往往會要求工程師所設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源能夠為電機驅(qū)動電路提供1個能從0V開始連續(xù)可調(diào)的直流電源，并且要求這一方案中具有保護功能。這種穩(wěn)壓電源設(shè)計要求看似困難，實際上只是要求設(shè)計人員為穩(wěn)壓電源電路中加入一個具有足夠調(diào)壓范圍和帶負(fù)載能力的直流穩(wěn)壓電源電路。在今明兩天的方案分享中，我們將會為大家分享一個小功率可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計方案，下面我們先來看一下這一方案的主電路系統(tǒng)是怎么設(shè)計的吧。

主電路系統(tǒng)

在本方案中，這一小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計方案，其可調(diào)范圍是0-24V范圍內(nèi)可調(diào)，這一電路的設(shè)計關(guān)鍵在于穩(wěn)壓電路的設(shè)計，所選器件和電路必須達(dá)到在較寬范圍內(nèi)輸出電壓可調(diào)，其輸出電壓應(yīng)能夠適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動性能。此外，電路還必須簡單可靠，能夠輸出足夠大的電流。符合上述要求的電源電路的設(shè)計方法有很多種，比較簡單的有2種，一種是晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路，一種是三端集成穩(wěn)壓器電路。下面我們分別進行分析。

首先我們來看一下晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路，這一電路設(shè)計的基礎(chǔ)框圖如下圖圖1所示，可以看到在該電路中輸出電壓經(jīng)取樣電路取樣后得到取樣電壓，取樣電壓與基準(zhǔn)電壓進行比較得到誤差電壓，該誤差電壓對調(diào)整管的工作狀態(tài)進行調(diào)整，從而使輸出電壓發(fā)生變化，該變化與由于供電電壓U。發(fā)生變化引起的輸出電壓的變化正好相反，從而保證輸出電壓U。為穩(wěn)壓值。因輸出電壓要求從0V起實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，因此要在基準(zhǔn)電壓處設(shè)計輔助電源，用于控制輸出電壓能夠從0V開始調(diào)節(jié)。

圖1 串聯(lián)式穩(wěn)壓電源電路

然而，在實際的穩(wěn)壓電源設(shè)計和應(yīng)用過程中，盡管這種單純的串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源電路很簡單，但在增加輔助電源后在進行設(shè)計，需要處理的電路系統(tǒng)就比較復(fù)雜了，而且由于都采用分立元件，這一電路的可靠性難以保證。

接下來我們來看一下三端集成穩(wěn)壓器電路在穩(wěn)壓電源設(shè)計中的應(yīng)用情況，這一電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示?？梢钥吹?，三端集成穩(wěn)壓器電路主要采用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設(shè)計一電壓補償電路可實現(xiàn)輸出電壓從0V起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強的帶負(fù)載能力，需設(shè)計一軟啟動電路以適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動性能。該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性高。因此本方案選用三端集成穩(wěn)壓器電路來進行主電路系統(tǒng)的設(shè)計。

圖2 三端集成穩(wěn)壓器電路結(jié)構(gòu)框圖

在我們這一0-24V可調(diào)穩(wěn)壓電源設(shè)計方案中，我們所設(shè)計的電源主電路系統(tǒng)，采用三端集成穩(wěn)壓器電路方案，其電路原理圖如下圖圖3所示。在圖3中，IC為三端集成穩(wěn)壓器。晶體管T，阻R3，和電容器C組成軟啟動電路。電阻R4和二極管D組成電壓補償電路。電容C2為輸出濾波電容。

圖3 輸出電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源電路原理圖

三端集成穩(wěn)壓器LM317及其調(diào)壓原理

在圖3所展示的直流穩(wěn)壓電源的主電路原理圖中，我們所選擇的IC采用了LM317系列三端集成穩(wěn)壓器，其輸出電壓調(diào)節(jié)范圍可達(dá)1.25～37V，輸出電流可達(dá)1.5A，內(nèi)部帶有過載保護電路，具有穩(wěn)壓精度高、工作可靠等特點。這一三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的調(diào)節(jié)原理如圖5所示。由于LM317的2、3腳之間的電壓U32為一穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，其數(shù)值為1.25V，故有公式為：

在該公式中，R1為固定電阻，因此調(diào)節(jié)R2可以調(diào)節(jié)輸出電壓Uo，并且Uo的最小值為1.25V。這也就是三端集成穩(wěn)壓器的調(diào)壓原理所在了。

以上就是本文針對一種0-24V可調(diào)穩(wěn)壓電源設(shè)計方案的主電路系統(tǒng)，所進行的簡要分析和分享，在明天的文章中我們將會繼續(xù)就該方案的驅(qū)動電路情況進行分享，歡迎大家繼續(xù)關(guān)注。