仪用灯的脉冲宽度调制稳压电源 周定文 周一 摘 要：便携式微型专用成分分析仪机内空间小，元器件密集程度高，要求稳压电源效率高，发热量小和干扰小。为此，本文介绍了一种干扰小的100kHz调宽式(PWM)开关稳压电源。重点讨论了铁氧体磁环用作扼流圈的计算、绕制与测试。这种PWM稳压电源不仅适用于仪用灯的稳压和控制，也适用于其它电路。 关键词：PWM 开关电源 铁氧体 仪用灯 Pulse－width modulation valtage-stabilized power supply for light sources of instruments Zhou Dingwen (College of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin, 300072) Zhou Yi (Tianjin International Airport, Tianjin, 300300) Abstrac：The portable elemental analyzers require voltage-stabilized power supply with high efficiency, low heat and free of interference because of the narrowness of space and compact of elements. In order to meet these requirements, an interference-free 100 kHz pulse-width modulation (PWM) voltage-stabilized power supply was designed. The calculation, winding and measurement for making choke with ferrite loop are discussed emphatically. The PWM power supply not only can be used for valtage-stabilizing and control of light sources of instruments, but also can be used for other circuits.▲ 1 前 言 在用灯作光源的分析仪器或生化仪器中，一般都要求对灯的供电进行稳压，有的还要求对灯的亮度能进行有效控制。以往稳压电源大多采用固定式或可调式串联稳压模块，其缺点是效率低，调整器件发热量大，不适于微型化仪器。本文介绍的脉冲调宽式(PWM)稳压电源，不仅效率高、发热量小，而且由于采取了一系列措施，其干扰小，控制也十分方便。 2 工作原理及构成 输出可控PWM开关电源的电路原理图见图1。 图1 电路原理图 PWM开关电源的负载是一个12V、35W的白炽灯。仪器要求灯上电压从3V到11.5V可控。该电路要求＋24V的主电源，另外还需要一个＋5V的辅助电源。单片机通过D/A及电阻接电压控制端FB，实测其控制电压从6V至0V变化，灯上电压相应从0V至12V变化，从而控制了灯的亮度。 电路的核心是MXL1074芯片，它是一个自动开关。R3(2.7kΩ)、C3(0.01μf)是控制芯片开关频率(100kHz)的外接元件；L1和C5、C6组成输出滤波器；C4、R5和R4、W1组成分压器，作为稳压的取样电路；R6外接控制电压，可控制灯的亮度；晶体管T1和相关部分的作用仅仅是开机时的保护电路。众所周知，白炽灯的冷态电阻比热态电阻要小得多，是为了防止开机时灯点燃冲击电流过大而设置的。其工作原理是利用开机时电容C2上的电压不能突变，T1饱和导通，延迟了开关电路的起振时间，使灯上电压只能缓慢上升，从而起到保护作用。对其它性质的负载，这部分电路可以取消。 在稳态时，输出电容上保持要求输出的电压值。当开关接通时，＋24V电源通过电感对电容充电；当开关关闭时，电感中的贮能通过续流二极管继续对电容充电。在稳态下，一个周期对电容的总充电量等于电容对负载的放电量，总体达到平衡。电容上的电压平均值在稳态时维持不变。MXL1074通过取样，自动调节开、闭脉宽，起到稳压的作用。 该电路的主要器件为：MXL1074，扼流圈，续流二极管和电容。按文献［1，2］中的公式可计算出各元件的参数。本文重点讨论扼流圈的设计与制作，续流二极管和电容的选用与替代。 MXL1074的主要特性为最高输入电压40V，输出电压可从2.5V至35V，电流为5A，工作频率为100kHz。其特性完全能满足设计要求。
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