小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)之軟啟動電路

昨天我們?yōu)榇蠹曳窒砹艘环N小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案，并針對這一方案中的主電路設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了詳細(xì)介紹和分析。在今天的文章中，我們將會繼續(xù)就這一穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案中的軟啟動電路設(shè)計(jì)情況，以及電壓補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)和整改過程，進(jìn)行詳細(xì)總結(jié)，下面就讓我們一起來看看吧。

電壓補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)

在這一穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的過程中，由于我們所設(shè)計(jì)的這一小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源要求輸出電壓從0V起調(diào)，而我們所使用的LM317集成穩(wěn)壓器不能直接滿足這一要求，這也就需要我們設(shè)計(jì)一個(gè)電壓補(bǔ)償電路，抵消LM317的1.25V最小輸出電壓。電壓補(bǔ)償電路由電阻R4和二極管D組成，此時(shí)有公式：Uo=U3-UD。

在該公式中，參數(shù)U3為LM317的3腳電壓;Uo為輸出電壓，參數(shù)UD為二極管D的正向壓降，即為補(bǔ)償電壓，其值略大于LM317的基準(zhǔn)電壓1.25V。在這一電壓補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)過程中，我們選擇使用3只串聯(lián)的鍺材料整流二極管的導(dǎo)通壓降來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)調(diào)節(jié)R2減少，使U3達(dá)到與UD相等時(shí)，輸出電壓即為0V。當(dāng)調(diào)節(jié)R2逐漸增大時(shí)，Uo即由0V開始增大。由于負(fù)載電流流過D，故D的最大工作電流應(yīng)能適應(yīng)負(fù)載電流的要求。下圖中，圖1是本文設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源主電路圖，圖2是輸出電壓調(diào)節(jié)原理圖，圖2中R4用于給D提供工作電流。

圖1 小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中的主電路圖

圖2 輸出電壓調(diào)節(jié)原理

軟啟動電路設(shè)計(jì)

在這一小功率直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)過程中，我們所設(shè)計(jì)的電源軟啟動電路由晶體管T、電阻R3、R和電容器C組成。這一軟啟動電路的作用，是使電路輸出電壓有一個(gè)緩慢的上升過程，以適應(yīng)感性負(fù)載的啟動特性。當(dāng)輸入電壓UI接入時(shí)，因C上的電壓不能突變，故T因基極電位較高而飽和導(dǎo)通，使U2(LM3i7的2腳電位)和U3都很低，故Uo很小，隨著C的充電，T的基極電位下降，其集電極電位即U2將會升高，使U3升高，所以Uo也升高。當(dāng)C充滿電時(shí)，T被截止，啟動電路失去作用，Uo也達(dá)到設(shè)定值。啟動的時(shí)問可以通過改變C和R的值進(jìn)行調(diào)整。

改進(jìn)方案

在這一小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)過程中，我們所設(shè)計(jì)的主電路也有一些弊端，最大的一個(gè)問題就在于該電路的輸出電壓的調(diào)整完全依賴電電位器R2的改變，因此R2的改變范圍較大，這樣在輸出電壓的調(diào)整過程中容易調(diào)過頭或調(diào)不足。而如果想要準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)0～24V寬范圍的電壓任一電壓，有些調(diào)整比較麻煩，必須反復(fù)調(diào)整，只依賴R2是比較困難的。

上文中所說的這一問題如果在應(yīng)用之前沒有進(jìn)行調(diào)整，那么勢必會影響這一直流穩(wěn)壓電源的使用效果。這里我們提出了一種可行性較高的改進(jìn)方案，即將電位器R2用一個(gè)電位器R2’和電阻R檔串聯(lián)實(shí)現(xiàn)，通過一個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)電阻R檔的改變從而改變輸出電壓的范圍，并在所選擇的輸出電壓范圍內(nèi)通過改變電位器R2’的阻值得到所需要的準(zhǔn)確的直流電壓輸出。電路如圖3所示。

圖3 電壓調(diào)整部分電路圖

測試結(jié)果

這一小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案完成后，我們接上電源變壓器和整流濾波電路，并對這一完整的可調(diào)穩(wěn)壓電源電路系統(tǒng)進(jìn)行測試，經(jīng)測試后所得出的結(jié)果已經(jīng)分別在下表中進(jìn)行了總結(jié)，其中，電路在負(fù)載為1A時(shí)輸出電壓調(diào)整范圍如表1所示，電路在輸出電壓為額定值24V下的負(fù)載特性如表2所示，電網(wǎng)電壓波動±10%、負(fù)載電流1A情況下輸出電壓如表3所示。

表1 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍

表2 電路負(fù)載特性

表3 額定負(fù)載(1A)下電網(wǎng)波動±10%時(shí)輸出電壓變化

從表1、表2和表3所提供的數(shù)據(jù)來看，本文中所分享的這一小功率可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案基本上符合設(shè)計(jì)要求。希望通過本文連續(xù)兩天的分享，對各位工程師的設(shè)計(jì)研發(fā)工作提供一定的幫助。