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)。

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