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高精度低压差直流稳压电源的设计

作者:时间:2011-09-19来源:网络收藏

1 引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/178629.htm

  模块在电路中使用广泛,目前流行的如LM78、ASM117系列等,多数只有3个引脚,结构简单,使用方便。通常输入与输出之间的压差大于2 V才能正常工作,但对较低电压电池供电的场合。一般增加2 V的供电电源需增加20%~40%(对应输出3 V或5 V)的成本和体积。用开关电源原理制作的差模块(如MAX605),可在输入电压与输出电压近乎相等的情况下输出稳定的电压,但对测力等电路需电源纹波较小的情况。针对上述问题。利用分立器件一种电路。电路器件选用常规器件,成本低。结构简单。实际电路经实验测试,具有很好的负载特性和电压稳定性。

  2 电路工作原理

  图1为电路原理图。该电路是由基准电压、电压放大和电流放大等3个环节组成。其中,基准电压由TL431产生,按图1中电路连接,当通过R0的电流在0.5~10 mA时可获得稳定的2.5 V基准输出。

  输出电压的具体数值由运算放大器UA确定,采用同相放大器的优越性在于其输入阻抗极大,可很好地将TL431输出的2.5 V电压与后级电路隔离,使其不受负载变化的影响;运放与电阻R3和R2组成比例放大环节,可对基准电压按要求进行比例放大输出,但输出电压最大不能超过运放的电源电压。

  电流放大采用两个三极管,UA通过驱动调整管VQ2控制调整管VQ1,组成反馈实现电流放大环节,对输出电压进行调节,从而实现稳压输出。二极管VD在运放UA低压输出时使调整管VQ2基极一发射极电压为负,使VQ2立即进入截止状态,电流Ic2迅速降低,VQ2的VCE升高导致VQ1的基极电压升高,使 VQ1的基极电流IB减少,进而减少输出电流ICQ1(βIB);反之同理。RL是输出负载,C0和C1是滤波电容。

  3 电路主要参数

  3.1 控制环节

  控制环节回路等效图如图2和图3所示,其中图2为比例电压增益原理图,图3为电流放大原理图。


  

按照图2和图3,可得出控制环节回路方程:

  式中,Irg为运放UA的输出端1的输出控制电流。

  由式(2)可知,Irg通过控制VQ2啦的电流IC2控制VQ1的基极电流,IB1,R8控制调节管VQ2,进而控制VQ1的输出电流IC1,VQ2是与 VQ1形成串联负反馈,无需进一步放大VQ1的输出电流IC1,用R8对IC1分流。电路输出电压Vcc为5 V,驱动额定负载是350 Ω,供电电源是标准7 V输出的电池。运算放大器选LM358,取R1、R2为10 kΩ,TL431电流范围是100~150 mA,选用R1=3 kΩ,符合要求。VCC=(1+R2/R1)x2.5=5 V。合理选取R8和R9的电阻值,使VQ1和VQ2均工作在线性区。

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