1 引言

　　在職業(yè)教學(xué)的電子線路實驗中，大功率的直流穩(wěn)壓電源是實驗系統(tǒng)的能量保證,。而經(jīng)典的DH1729穩(wěn)壓電源采用分立元件組成,。電路復(fù)雜；FY13003-3D型穩(wěn)壓電源采用分立元件與集成比較器結(jié)合,，電路更復(fù)雜,，故障率高；簡易型WD-5穩(wěn)壓電源采用三端穩(wěn)壓集成電路,，但性能低，適應(yīng)范圍窄,；而新穎的數(shù)字化穩(wěn)壓電源成本高,。這里基于LT3080低功耗集成穩(wěn)壓電路的特性，使用TL431做比較器,，簡化電路設(shè)計,，提高電源效率和工作可靠性．使整個穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)試,，方便維修,。

　　2 教學(xué)用穩(wěn)壓電源的設(shè)計要求

　　教學(xué)用穩(wěn)壓電源應(yīng)具備通用型穩(wěn)壓電源的各種技術(shù)參數(shù)：電壓穩(wěn)定度為(△UO／UO)×100％,；穩(wěn)壓系數(shù)K=△UO／△Uil；負載調(diào)整率為△IO／(△UO／UO),；紋波系數(shù)γ=(Ums／UO)×100％,；輸出內(nèi)阻RO=∣△UO／△IL∣。

　　教學(xué)用穩(wěn)壓電源還必須具備以下功能性要求：輸出電壓的可調(diào)性最好在技術(shù)要求范圍內(nèi),；輸出電流的限流保護,，或具有可調(diào)電流源，確保試驗中出現(xiàn)短路或過載故障后電源及實驗電路不損壞,；安全的功耗限制,，保障電源的可靠運行；綠色化設(shè)計提高電源效率,；維修調(diào)試簡單,，降低成本，具備可自由加減功能,，能夠任意選擇電源容量,，方便教師自由擴展；電源性價比高,，有利于技術(shù)革新和新產(chǎn)品開發(fā),。

　　3 LDO低功耗穩(wěn)壓集成電路

　　圖1是LT3080型低功耗集成穩(wěn)壓電路的典型應(yīng)用電路。VIN為直流輸入電壓(1.2～36 V),，調(diào)節(jié)RSET能夠在0～35 V之間改變輸出電壓,。

　　圖2是LT3080低功耗集成穩(wěn)壓電路的電流源典型應(yīng)用電路。在輸出端接電流檢測電阻R1將電流轉(zhuǎn)換成電壓,，并通過輸出電流調(diào)節(jié)電位器使反饋信號至SET端,，實現(xiàn)輸出電流在0～1 A之間可調(diào)。

　　LS3080是1.1 A低壓差線性穩(wěn)壓器,，可直接并聯(lián)以增加輸出電流或安裝在表面貼裝型電路板上以散熱,。LT3080是一款精密電源和電壓跟隨器，因而可用在那些需大電流,，可從零起調(diào)的電源中,，無需散熱片。

　　LT3080利用流經(jīng)單個電阻的基準電流,，可使輸出電壓在0～36 V之間可調(diào),。當(dāng)輸出電容為2.2μ時，LT3080實現(xiàn)穩(wěn)定,，無需額外的ESR陶瓷電容,；內(nèi)部具有電流限制和熱限制。

　　LT3080結(jié)構(gòu)輸出電壓根據(jù)恒流源在電阻Rp上的電壓變化進行調(diào)節(jié),。所以輸出電壓UO=RSET×10μA,，無需負電源支持就能夠使其從0 V起調(diào),，并且LT3080具有極低的壓降，能使△U在300 mV內(nèi),。保證輸出電壓的穩(wěn)定系數(shù)不小于0.001％,，可根據(jù)輸出電流并聯(lián)多只LT3080而無需均流電阻。LT3080只需采用很小的取樣反饋電阻就能夠?qū)崿F(xiàn)電流源,，性能十分優(yōu)良IOUT=1 V／R1,，并可通過改變RP1調(diào)節(jié)IOUT。

　　4 教學(xué)用穩(wěn)壓系統(tǒng)設(shè)計

　　4.1 利用TL431的比較特性實現(xiàn)輸入電壓三段式自動調(diào)節(jié)

　　TL431是可變分流的穩(wěn)壓集成電路,，由高精度的基準電壓源和高速比較器組成,，適用范圍廣。該系統(tǒng)設(shè)計巧妙采用TL431的比較特性實現(xiàn)電壓的自動切換,。由TL431的等效電路(圖3)可知,，當(dāng)Uref>2.5 V時，輸出三極管導(dǎo)通,，UO=2 V,；當(dāng)Uref＜2.5 V時輸出三極管截止，故利用其比較特性組成輸入電壓切換電路,，如圖4所示,。TIA31采用TO-92封裝，并具有100 mA的驅(qū)動能力,，可直接驅(qū)動繼電器,。所以使得整個輸入電壓切換跟隨輸出電壓變化，三段式自動轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)電路簡單,。

　　4.2 基于LT3080和TL431組合的教學(xué)用穩(wěn)壓電源系統(tǒng)

　　采用LT3080和TL431組合設(shè)計的0～30 V,，0～2 A的教學(xué)用穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，如圖5所示,。輸入市電220 V,，交流電壓經(jīng)變壓器T變換輸出10 V、20 V,、30 V,。變壓器容量100 VA。通過繼電器J1,、J2實現(xiàn)自動切換,，以適應(yīng)不同的輸出電壓需要。當(dāng)輸出電壓在0～10 V之間時,。J1、J2都不吸合,，輸入電壓UI=10 V,。經(jīng)VD1～VD4整流后輸出12 V的電壓,，通過LT3080做電流源輸出IO，R1控制輸出電流IO=1 V／R1=2 A,，輸出后經(jīng)LT3080穩(wěn)壓輸出UO,，RPV控制UO=RPV×20μA，電路簡單,。根據(jù)輸出電流的大小可并聯(lián)多只LT3080,。

　　由于調(diào)節(jié)電位器RPl和RPV阻值都比較大，因此應(yīng)選用線性精密電位器,。在調(diào)節(jié)輸出電壓UO時,，當(dāng)UO小于10 V時，J1,，J2均不吸合,，輸入接交流10 V端，當(dāng)輸出電壓超過10V時,，調(diào)節(jié)RP1使VA＞2.5 V,，IIC5導(dǎo)通，J1吸合,，輸入電壓可切換至20 V,，當(dāng)輸出電壓超過20 V時，調(diào)節(jié)RP2使UB>2.5 V,，IIC6導(dǎo)通J2吸合,，輸入電壓切換至30 V，從而實現(xiàn)輸入跟蹤式三段電壓自動調(diào)節(jié)電路,，降低了輸入輸出間電壓,，減少穩(wěn)壓集成電路功耗，提高電源的利用率,。

　　將每只LT3080上的功耗限制在12 W以下,，保證其工作的可靠性，由于LT3080的LDO特性,，設(shè)計時可使△U盡可能的小,。采用多抽頭變壓器，增加圖4所示的調(diào)節(jié)電路,，以提高電源效率,。

　　5 結(jié)論

　　該設(shè)計兼顧通用性，設(shè)計輸出電壓為0～30V如果針對職業(yè)教學(xué)使用的需要,，變壓器的輸出設(shè)計為6V,，13V，25V更能充分利用LT3080穩(wěn)壓集成電路LDO的優(yōu)良特性，因為常用的實驗電壓為5V,、12V,、24V。用TL431的開關(guān)功能實現(xiàn)輸入電壓的自動切換時只需微調(diào)RP1,，RP2即可 (但是輸出電壓的最大值只有25V),。輸出還可采用加減并聯(lián)組合形式來滿足不同輸出電壓和電流的需要，使整個電源設(shè)計簡單,，進而提高教學(xué)用穩(wěn)壓電源的可靠性,、可調(diào)性、易修改性,。