怎樣設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源的多重保護(hù)?

 

一、穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作背景 

　　 

　　 穩(wěn)壓電源電路是電子系統(tǒng)組成的重要部分,它為電子系統(tǒng)提供直流偏置,為電子系統(tǒng)中的有源器件提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。直流電源的性能直接影響著整個(gè)電子系統(tǒng)的性能。本論文在傳統(tǒng)的串聯(lián)型線(xiàn)性穩(wěn)壓電源電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,增加多重保護(hù)功能,增強(qiáng)穩(wěn)壓功能,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有多重保護(hù)功能的小功率線(xiàn)性穩(wěn)壓電源,可以可靠地為電子系統(tǒng)供電。 

　　 

二、穩(wěn)壓電源的電路構(gòu)成 

　　 

　　 該穩(wěn)壓電源采用傳統(tǒng)的串聯(lián)線(xiàn)性穩(wěn)壓電源,即由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)基本模塊組成。本論文集中在穩(wěn)壓模塊,在增強(qiáng)穩(wěn)壓功能的同時(shí),增加了輸出可調(diào)和多重保護(hù)功能,具體包括過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、負(fù)反饋波動(dòng)補(bǔ)償。 

　　 

　　 1輸出可調(diào) 

　　 該穩(wěn)壓電源輸出電壓在2.2V~5.5V可調(diào)。具體實(shí)現(xiàn)電路如圖1所示。輸出電壓為 

　　 

　　 2過(guò)壓、欠壓保護(hù) 

　　 考慮到電網(wǎng)輸出電壓的波動(dòng),為了有效地保護(hù)負(fù)載,需要做過(guò)壓和欠壓的保護(hù)電路。具體實(shí)現(xiàn)電路如圖2所示。其基本原理為采用兩個(gè)比較器,分別比較電路工作時(shí)的實(shí)際電壓與預(yù)先設(shè)定的參考電壓,根據(jù)比較的結(jié)果,控制達(dá)林頓對(duì)管,切斷或者導(dǎo)通后續(xù)穩(wěn)壓模塊與之前的濾波模塊之間的連接,從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓或者欠壓情況下負(fù)載的有效保護(hù)。 

　　 

　　 3 過(guò)流保護(hù) 

　　 當(dāng)電路中由于特殊原因造成電流過(guò)大時(shí),容易損傷負(fù)載,因此電路中也需要過(guò)流保護(hù)功能。在該設(shè)計(jì)中,采用了一個(gè)熱敏電阻。當(dāng)電流變小,熱敏電阻的阻值也變小;當(dāng)電流變大時(shí),熱敏電阻的阻值也變大,從而起到保護(hù)負(fù)載的作用。 

　　 

　　 4 負(fù)反饋波動(dòng)補(bǔ)償 

　　 為了使得輸出電壓的波動(dòng)更小,設(shè)計(jì)中采用了負(fù)反饋波動(dòng)補(bǔ)償電路。具體實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示。 

　　 工作時(shí),通過(guò)左側(cè)的微分器取出電壓的波動(dòng)量,根據(jù)波動(dòng)量通過(guò)比較器輸出,相應(yīng)地對(duì)負(fù)載提供電流或者泄放電流,從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓的目的。 

　　 結(jié)合這些保護(hù)模塊,得到包含濾波、穩(wěn)壓模塊的小功率線(xiàn)性穩(wěn)壓電源電路的完整電路,如圖4所示。 

　　 

三、Pspice仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果 

　　 

　　 對(duì)上述完整電路圖,采用理想運(yùn)放模型進(jìn)行仿真。仿真時(shí),用一個(gè)理想直流電壓源串聯(lián)一個(gè)正弦波交流信號(hào)代替有變壓、整流模塊產(chǎn)生的輸出電壓,其中正弦波模擬電網(wǎng)的脈動(dòng)量。仿真結(jié)果分別如圖5~圖8所示。 

　　 根據(jù)上述模擬結(jié)果以及完整電路,制作了該穩(wěn)壓電源的樣品,并且進(jìn)行實(shí)測(cè)。實(shí)測(cè)結(jié)果如下表所示 

　　 

四、結(jié)論 

　　 

　　 通過(guò)上述工作,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小功率的輸出可調(diào)的具有多重保護(hù)功能的線(xiàn)性穩(wěn)壓電源,可以可靠地為工作電壓在2.2V~5.5V的電子系統(tǒng)供電。