◎劉彬瑤 李彬 冀楠

研制了模塊化的線性電源，實(shí)現(xiàn)了低紋波供電和多路電源供電，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了研制儀器的有效性和可靠性。儀器以LT1083作為線性電源的核心控制芯片，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，交流紋波較低，研究成果高敏感度電源需求的電路應(yīng)用提供參考。

引言：線性電源與傳統(tǒng)的開關(guān)電源相比，具有紋波系數(shù)低、干擾噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)供電精度要求較高的精密電路。目前廣泛應(yīng)用于科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)等領(lǐng)域的線性電源通常不超過四路供電，很多線性電源儀器只有一路或者兩路供電，對(duì)于一些集散式電路具有一定的使用不便。多路線性電源雖然可以滿足多路供電需求，但通常存在體積大、成本高等缺點(diǎn)，以四路供電的線性電源儀器為例，價(jià)格可達(dá)到數(shù)千元甚至上萬元，不利于實(shí)驗(yàn)研究和科研教學(xué)。

綜上，多路線性電源儀器最高可提供八路供電，使用多路輸出的共用變壓器，采用可插拔的模塊化設(shè)計(jì)，大大縮小了儀器體積，同時(shí)也降低了儀器成本。儀器不僅能夠滿足高校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)需求，也具有較高的商業(yè)價(jià)值，因此，研制模塊化設(shè)計(jì)、低紋波、高性能價(jià)格比、高穩(wěn)定度、數(shù)字顯示的多路線性穩(wěn)壓電源，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、設(shè)計(jì)方案與器件選型

供電電源的穩(wěn)定性至關(guān)重要，不穩(wěn)定的電源不僅會(huì)帶來較大的噪聲，降低檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度，嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)損壞激光器。因此，本文中自主研制了電源模塊，如圖1所示，系統(tǒng)中使用四種電壓進(jìn)行供電，分別為±5 V和±12 V，系統(tǒng)中激光器驅(qū)動(dòng)部分共使用±5 V和12 V三種電源電壓，圖1中的電源為±12 V，系統(tǒng)中使用的±5 V電源與其外觀一致。

電源模塊的電路原理圖如圖1所示，該電源屬于線性電源。圖中，變壓器輸出交流電經(jīng)過整流橋芯片D2和D7進(jìn)行全波整流，再通過電解電容C2、C4、C13和C14進(jìn)行濾波，然后通過Linear公司的低壓差三端穩(wěn)壓芯片LT1083輸出系統(tǒng)的直流供電電壓，LT1083芯片根據(jù)輸出電壓的方式，分為可調(diào)電壓和固定電壓兩種類型。系統(tǒng)中選用可調(diào)型LT1083，電路中對(duì)R3和R5、R10和R11的電阻值分別配置，就可以得到電路中兩路輸出電壓。圖中的電路為±12 V電壓，±5 V電路的原理圖與其一致，只是變壓器輸入電壓和配置輸出電壓的電阻阻值不同。

圖1 制作的低紋波線性穩(wěn)壓電源實(shí)物圖，±12 V雙路輸出電壓

二、交流紋波測(cè)試

線性電源具有交流紋波低、電壓穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)中沒有采用常見的開關(guān)電源，原因在于開關(guān)電源的紋波較大，在激光器溫控系統(tǒng)中，開關(guān)電源的噪聲會(huì)對(duì)激光器溫度進(jìn)行設(shè)定的溫度設(shè)定電壓造成影響，使激光器溫度隨之受到波動(dòng)，導(dǎo)致輸出光譜漂移。因此，盡管開關(guān)電源具有轉(zhuǎn)換效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)中還是采用了低紋波線性電源作為系統(tǒng)供電電源，以滿足實(shí)驗(yàn)要求。使用示波器對(duì)線性電源的交流紋波進(jìn)行檢測(cè)，如圖2所示，可見交流紋波在5～6 mV左右，開關(guān)電源的紋波通常在幾十毫伏左右。

圖2 交流紋波測(cè)試

結(jié)論：本文研制了基于LT1083的線性電源電路，并開展了模塊化設(shè)計(jì)和多路輸出供電測(cè)試。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電路的有效性，研究成果可進(jìn)一步優(yōu)化，為低成本、高可靠性的供電電源方案提供參考設(shè)計(jì)。