摘 要： 設計并研制了一款用于眼科組合臺的通用電源，采用DC-DC轉換、電流倍增等關鍵技術實現(xiàn)低電壓大電流的電源輸出，該電源可提供交流12 V/直流6 V（500mA）、交流6 V/直流3.3 V（300 mA）與直流3 V（4 A）/直流3.3 V（300 mA）的接口輸出，電源的效率不低于55%。可提供豐富的電源接口，能滿足市面上主流的不同品牌裂隙燈設備的用電供應，滿足眼科組合臺不同裂隙燈電源的需要。

　　關鍵詞： 裂隙燈；通用電源；設計與研制；低電壓；大電流

　　低電壓(3.3 V左右)、大電流(4 A以上)的電源技術廣泛應用于新型的裂隙燈設備(LED裂隙燈)專用電源的設計與研制上，項目以低電壓、大電流直流電源技術為技術核心，輔以高性能的DC-DC芯片LM5085、APL1117C33穩(wěn)壓芯片及其外圍電路設計條件，設計了一種通用電源，并且該電源可以提供多種不同用電要求的裂隙燈電源接口，以此滿足市面上主流裂隙燈設備多臺同時供電的情況。

1 方案設計

　　1.1 低電壓、大電流直流電源技術路線

　　采用DC-DC轉換[1]、電流倍增等關鍵技術實現(xiàn)低電壓大電流的電源輸出。

　　1.2 多組電源輸出技術路線

　　每個電源輸出系統(tǒng)包括變壓器和電壓轉換模塊兩個部分，電壓轉換模塊由整流電路和LM5085直流轉換模塊電路或者APL1117C33穩(wěn)壓模塊電路組成。通過變壓器將220 V或110 V的市電電壓轉換到所需的12 V和6 V的交流電壓；整流電路模塊用于將交流電壓轉換成直流電壓，LM5085直流轉換模塊電路將直流12 V的電壓轉換成直流6 V的輸出電壓，APL1117C33穩(wěn)壓模塊電路將直流6 V的電壓轉換成直流3.3 V電壓。多組電源輸出技術路線圖如圖1所示。

　　1.3 實現(xiàn)思路

　　確立從后往前、由分支到主干的項目實施路線，把選擇合適有效的穩(wěn)壓芯片作為模塊研究的核心，在確定核心芯片的基礎上再擴展模塊電路。

　　2 電路設計

　　采用變壓器[2]提供電路需要的12 V和6 V交流電壓。

　　2.1 12 V~6 V轉換模塊電路設計

　　此模塊先通過整流管將交流電壓轉換成直流電壓，再以高性能的LM5085的DC-DC轉換芯片為核心，輔以其外圍的濾波、保護電路，實現(xiàn)穩(wěn)定的12 V到6 V輸出電壓的轉換[3]。12 V-6 V轉換模塊電路如圖2所示。

　　2.2 6 V~3.3 V轉換模塊電路設計

　　此模塊先通過整流橋將交流電壓轉換成直流電壓，采用APL1117C33穩(wěn)壓芯片，再輔以濾波、保護拓展電路實現(xiàn)穩(wěn)定的6 V到3.3 V輸出電壓的轉換[4]。6 V-3.3 V轉換模塊電路如圖3所示。

3 電路實現(xiàn)

　　3.1 整流濾波電路

　　整流濾波電路如圖4、圖5所示。通過整流管與濾波電路的組合可以將交流電壓轉換為直流電壓。電源變壓器將交流電網220 V的電壓變?yōu)樗枰慕涣麟妷?，然后通過整流電路將交流電壓變成直流電壓，大小是輸入交流電壓的0.9倍。由于此直流電壓還含有較大的紋波，因而通過電容濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓[5]。

　　3.2 直流轉換電路

　　直流轉換電路如圖5所示。通過主芯片LM5085與保護、濾波等擴展電路的組合，可以將直流12 V電壓轉換為穩(wěn)定的直流6 V電壓。整流濾波電路如圖6，通過整流、濾波電路之后，因為電壓還隨電網電壓波動(一般有±10%左右的波動)、負載和溫度的變化而變化，因而接穩(wěn)壓電路，維持輸出電壓穩(wěn)定[5]。

　　3.3 穩(wěn)壓轉換電路

　　穩(wěn)壓轉換電路如圖7所示。采用了APL1117C33穩(wěn)壓芯片，輔以外圍的濾波、保護電路，能將直流6 V電壓轉換為穩(wěn)定的直流3.3 V輸出電壓[6]。

4 性能測試與分析

　　測試數據如表1所示。

　　（1）12 V-6 V轉換電路

　　如圖2所示J1是電路輸入端，在此處測了輸入電壓和輸入電流；J2是電路輸出端，在此處測了輸出電壓和輸出電流；與設計要求的交流12 V/直流6 V（500 mA）基本相符，之后通過效率公式：η=POUT/ PIN=（VOUT×IOUT）/（VIN×IIN）%，算出平均電源效率為57.70%。

　　（2）6 V-3.3 V轉換電路

　　如圖3所示，J4是電路輸入端，在此處測了輸入電壓和輸入電流；J5是電路輸出端，在此處測了輸出電壓和輸出電流；與設計要求的交流6 V/直流3.3 V（300 mA）基本相符，之后通過效率公式：η=POUT/ PIN=（VOUT×IOUT）/（VIN×IIN）%，算出平均電源效率為55.62%。

　　由于設計要求電源的效率不低于55%，根據以上數據分析，電源效率符合系統(tǒng)設計要求。

　　項目設計研制了一種眼科組合臺通用電源。在能夠實現(xiàn)低電壓、大電流的穩(wěn)壓直流電源輸出的同時，可以實現(xiàn)輸出不同技術指標的多組電源信號。采用高性能的APL1117C33芯片，起到了很好的穩(wěn)壓作用，以LM5085為核心的直流轉換電路能夠很好地實現(xiàn)降壓穩(wěn)壓作用。經過對輸入輸出接口的完善、系統(tǒng)性能的優(yōu)化以及對系統(tǒng)電路工作效率的提高，可滿足市面上主流裂隙燈設備多臺同時供電的需要，有著很強的借鑒和參考價值。

參考文獻

　　[1] 李國峰,王寧會.電源技術[M].大連：大連理工大學出版社，2010.

　　[2] 張建生,王偉,張燕紅.電源技術教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

　　[3] LM5085 Data Sheet[OL].http://www.ti.com.cn/product/cn/LM5085.

　　[4] 王川,肖志鷹.電源技術[M].重慶：重慶大學出版社，2012.8

　　[5] 康華光,陳大欽,張林，等.電子技術基礎 模擬部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

　　[6] APL1117 Data Sheet[OL].http://www.ic5.cn/p_APL1117_5dZQ.html.