应用笔记 4405

利用空闲运放产生稳定的负电源


摘要 : 这篇应用笔记介绍了如何利用空闲运放产生稳定的负电源,负电源可用于运放自身的供电以及其它小电流的电路供电。从稳定的正电压和不稳定的负电压产生稳定的负电源。

该文于2006年4月14日发表在EE Times

对于需要较低供电电流(100mA或更小)并且包含一个空闲运放的系统,可以利用图1所示电路从不稳定的正电压和负电压产生稳定的正电压和负电压。运算放大器可以利用它产生的电源(这里为±5V)为其自身供电。图2所示为上电响应,无论哪一路非稳压电源先上电,系统均可保证稳定工作。

图1. 该电路从不稳定的±输入电压产生稳定的±电压
图1. 该电路从不稳定的±输入电压产生稳定的±电压

图2. 图1所示电路的上电响应。CH1 = 稳定的-5V输出;CH2 = 负电源电压;CH3 = 稳定的+5V输出;CH4 = 正电源电压。
图2. 图1所示电路的上电响应
CH1 = 稳定的-5V输出
CH2 = 负电源电压
CH3 = 稳定的+5V输出
CH4 = 正电源电压


通过控制Q1的基极驱动,运算放大器能够保持其反相输入的平衡,确保VN = -VP(R3/R1)。在OP1接管之前由电阻R5为Q1提供初始基极电流,此时,OP1、Q1和R1、R3、R4、R5组成一个负反馈网络,用于调整VN到-VP(R3/R1):
VOP1+ = VOP1-
VOP1+ = 0V
叠加后:
VOP1-' = VP(R3/(R3+R1)
VOP1-'' = (VN(R1/(R1+R3)
VOP1- = VOP1-' + VOP1-''
VOP1- = VP(R3/(R3+R1)) + VN(R1/(R1+R3))
VN = -VP(R3/(R3+R1))((R1+R3)/R1)
因此:
VN = -VP(R3/R1)
也可以表示为:
IR1 = VP/R1
因此:
VN = -IR1 × R3 = (-VP/R1)R3

不稳定的负电源所允许的电压范围为:-6V至-24V。对于更宽的输入电源范围,可以使用增益更高的晶体管替代Q1或者是阻值较小的R4和R5。VN可提供最高100mA的输出电流而且没有失真,但VP受限于IC1基准,最大电流为30mA,该电流下VP比标称值降低约0.3V (需要较大的正负载电流时,可以选择其它正向稳压源)。

图中所示的运算放大器的IBIAS忽略不计,为了降低其它运算放大器的IBIAS误差,R2应等于R1||R3。