传统的电压转换技术在核能谱信号的处理中存在着纹波较大、效率过低以及不够稳定等缺点, 这些不足都将影响核能谱信号的处理效果。本文设计了一种稳定性能好、输出纹波峰峰值小于32mV、使用可靠、转换效率高的电源转换电路。
1 传统的电源转换电路
传统的电压转换电路通常用MC34063芯片作为控制部分, 外加少量元器件, 从而实现定压输出、升压降压、电压反转等功能。此种方案虽然成本较低, 应用广泛, 但仍然存在效率低、输出波纹大等缺点, 不能用于精度较高的核能谱信号处理电路中。
2 本文设计的电源转换电路
2.1 基本结构
本文设计的电源转换电路包含两路输出:+5V和-5V。输入电压范围是+7V~+20V直流。其中+5V输出是由LT1763CS8-5L DO芯片产生;-5 V输出是由M A X 7 6 4 E S A芯片将+5V电压反转产生-6V输出, 再由L T1964ES5-5芯片输出稳定的-5V电源。
2.2 具体电路组成
2.2.1+5V电压转换电路 (如图1)
L T 1 7 6 3 C S 8-5芯片是微功耗、低噪声、低压差稳压器, 能够提供500mA的输出电流和一个300mV的压差电压, 重要特点是具有低输出噪声。在增设一个外部0.01μF旁路电容器的情况下, 输出噪声将降至20μVRMS (在一个10Hz~100kHz的带宽之内) 。
2.2.2-5V电压转换电路 (如图2、3)
由于直接由+5 V转-5 V的D C/D C电压转换电路效果并不理想, 输出的-5V电压有明显的波纹, 并且存在着较大的误差。
若通过M A X 7 6 4 E S A芯片先将+5 V转成-6V, 再通过LT1964ES5-5芯片由-6V转-5V, 则输出的-5V电压较稳定, 且更加精准。
3 两种电路效率和功率的比较
在理想状态下, 电源加到负载上的功率为VOrms2/RL, 加到系统上的功率与电源输出的平均电流VOave/RL和电源电压Vs的乘积成正比, 效率就是这两个功率的简单比值。
DC/DC转换电路的效率就是各芯片效率的乘积。通过查找资料得知MC34063的效率为70%, MAX764的效率为82%, LT1763的效率为90%, LT1964的效率为90%。
所以可以计算得出:
由上式可以很清楚的比较出来, 改进后的效率明显比传统方法要高出许多来。
4 结语
本设计改进了在核能谱信号处理中DC/DC电源转换电路的性能, 在输出电压的稳定程度和精准度上也有了更好的保证, 并且, 提高了电源的转换效率, 有效地改善了传统电路中存在的一些问题。调整电路中的各项参数, 可将此电路应用于其他类似的DC/DC器件设计的电源, 具有普遍的应用性。
摘要：本文设计了一种DC-DC转换电路, 该电路采用LT1763CS8-5、MAX764ESA、LT1964ES5-5作为电源转换芯片, 在7V～20V直流输入条件下, 实现了指定+5V和-5V电压的稳定输出, 每路输出电流不小于500mA, 并且电路整体转换效率达到66%, 纹波峰峰值均小于32mV。
关键词：核能谱测量,DC/DC转换,纹波,转换效率
参考文献
[1] 王水平, 于建国, 宣宗强, 等.DC/DC变换器集成电路及应用:升压式DC/DC变换器[M].西安电子科技大学出版社.
[2] 王水平, 王源, 宣宗强, 等.DC/DC变换器集成电路及应用:极性翻转式DC/DC变换器[M].西安电子科技大学出版社.