多路线性电源设计与集成研究

多路线性电源设计与集成研究

刘彬瑶 李彬 冀楠

吉林建筑大学电气与计算机学院 吉林 长春 130012

摘要 研制了模块化的线性电源，实现了低纹波供电和多路电源供电，并通过实验验证了研制仪器的有效性和可靠性，进行了仪器集成。分析了多路线性电源电路集成时共地的处理，为多路电源需求的电路应用提供参考。

关键词：低纹波线性电源，共地，模块化，仪器集成

引言

检测系统中供电电源的稳定性至关重要，不稳定的电源不仅会带来较大的噪声，降低检测系统的灵敏度，严重时还可能会损坏激光器。线性电源与传统的开关电源相比，具有纹波系数低、干扰噪声小等优点，适用于对供电精度要求较高的精密电路。目前广泛应用于科研机构、高校、企业等领域的线性电源通常不超过四路供电，很多线性电源仪器只有一路或者两路供电，对于一些集散式电路具有一定的使用不便。多路线性电源虽然可以满足多路供电需求，但通常存在体积大、成本高等缺点，以四路供电的线性电源仪器为例，价格可达到数千元甚至上万元，不利于实验研究和科研教学。

综上，多路线性电源仪器最高可提供八路供电，使用多路输出的共用变压器，采用可插拔的模块化设计，大大缩小了仪器体积，同时也降低了仪器成本。仪器不仅能够满足高校实验室的实验需求，也具有较高的商业价值，因此，研制模块化设计、低纹波、高性能价格比、高稳定度、数字显示的多路线性稳压电源，具有重要的现实意义。

1 设计方案

在进行多路电源级联时，需要进行共地处理。当电源中需要负电压通道时，可以将该路电源的VCC连接至另一路电源的GND，由此获得负电压通道，如图1所示。设计的电源模块的电路原理图如图1所示，该电源属于线性电源。图中，变压器输出交流电经过整流桥芯片D2和D7进行全波整流，再通过电解电容C2、C4、C13和C14进行滤波，然后通过Linear公司的低压差三端稳压芯片LT1083输出系统的直流供电电压，LT1083芯片根据输出电压的方式，分为可调电压和固定电压两种类型。系统中选用可调型LT1083，其输出电压使用如公式(1)所示，电路中对R3和R5、R10和R11的电阻值分别配置，就可以得到电路中两路输出电压。图1中的电路为±12 V电压，±5 V电路的原理图与其一致，只是变压器输入电压和配置输出电压的电阻阻值不同。

(1)

图1 双通道低纹波线性稳压电源的电路原理图

2 多路线性电源电路集成

系统中的供电方案如图2所示，本文中集成的仪器内部，使用了同样的供电方案，即仪器通过220 V市电进行供电，通过变压器输出低电压，作为线性电源的输入电压，系统中使用的变压器为订制的环形变压器。线性电源输出的直流电压，直接为系统内各个电路板供电。系统内集成的仪器中，激光器温控仪只需要5 V供电，因此温控仪的内部变压器只有单路7.5 V交流输出，只需要1个单路输出的线性电源板。激光器驱动仪的内部需要5 V和±12 V三路电压，检测仪内部需要如图2所示的完整的4路电压供电。

图2 系统集成方案

结论

本文研制了基于LT1083的线性电源电路，并开展了模块化设计和多路输出供电测试，在电路设计的过程中使用了多级电源级联的方式进行了集成。通过实验验证了电路的有效性，研究成果可进一步优化，为低成本、高可靠性的供电电源方案提供参考设计。

作者简介：

刘彬瑶，女，就读于吉林建筑大学，电气与计算机学院，建筑电气与智能化专业，

通信作者：李彬，男，讲师，吉林建筑大学，电气与计算机学院，