一種低成本的精密電源設計

作者 : Jim McLucas,EDN特約作者

本設計實例展示一款具有熱超載保護和短路保護功能的精密電源,能以低成本提供100mA電流...

有時需要便宜的精密電源嗎?本設計實例展示了一款具有熱超載保護和短路保護功能的精密電源,它可以提供100mA的電流。由於我之前需要這樣的電源,於是開始使用Google在網頁上尋找是否有現成的合適電路。最後當然沒能找到任何可接受的解決方案,但確實得到了一些讓我開始這個設計的想法。

圖1所示的電路是圍繞LM317L電壓穩壓器所設計。確實,這是一款舊式的穩壓器,但目前仍在服役中且價格便宜,還很容易買到。該電路在從LM317L輸出到其穩壓接腳的反饋迴路中使用了軌對軌(輸入和輸出)運算放大器(op amp)。LM4040BIZ這款廉價的精密電壓參考則用於為此運算放大器建立0.2%的電壓參考。

 

圖1:這款電源電路是圍繞LM317L穩壓器所設計。

 

我在LTspice groups.io網站(LTspice@groups.io)上找到了LM317的SPICE模型,並進行了一些模擬,想看看是否可以實現穩定的配置。根據LTspice模擬和SPICE模型,所得到的配置相當穩定,其相位裕度約為70°。對LM317L輸出串聯3.3Ω的電阻可能有違常理,但它可以有效地增加電路的穩定性,並且在輸出電流為100mA時,該電阻中的功耗僅為33mW。

反饋迴路將電路的輸出阻抗保持在非常低的水準(圖2),因此3.3Ω電阻不是問題。輸出濾波電容C4有助於迴路穩定性。該迴路在C4值等於10μF時是穩定的,但使用22μF的較大電容值則為保守設計提供了更多餘裕。低阻值的R7和R8可確保實現所需的最小輸出電流,而且它們還能使反饋迴路更加穩定。

 

圖2:反饋迴路將電路的輸出阻抗保持在非常低的水準。

 

LM317L的原理圖根據製造商的不同而異,而且LM317的LTspice模型可能無法為該元件完全建模,因此在使迴路穩定時需要非常謹慎。

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