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 V N = -V P(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V N 到-VP (R3/R1)：

V OP1+ = V OP1-
V OP1+ = 0V

叠加后：

V OP1-’  = V P(R3/(R3+R1)
V OP1-’’  = (V N(R1/(R1+R3)
V OP1-  = V OP1-’  + V OP1-’’
V OP1-  = V P(R3/(R3+R1)) + V N(R1/(R1+R3))
V N  = -V P(R3/(R3+R1))((R1+R3)/R1)

因此：

V N = -V P(R3/R1)

也可以表示为：

I R1 = V P/R1

因此：

V N = -I R1 × R3 = (-V P/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。