三种电压分割器架构及应用电路设计

2017-08-18 81 0

单一电源有时需要分割成两个或多个不一定相等的部分,在使用来自干电池或汽车蓄电池的 6 V、12 V、15 V、24 V、36 V 或 48 V 电源时经常会遇到这种情况。虽然市场上有精确的专业电压分割器,但不一定能买到,或者对某些项目来说太过于昂贵;而且作为电压分割器使用的 IC 有时无法提供所需的电流或功率。

所幸对于许多应用来说,当我们需要电压分割器时,可以使用低成本的音频功率放大器(PAA),如 LM386、LM380、LM384、TBA820M、TDA2002、TDA2003、TDA2030、TDA2040、TDA2050 与 LM1875 等来分割电源,这种电源分割方案特别适合于测试平台和实验系统使用。

我们可以利用音频功率放大器,为电子设备的电源搭建低成本且非开关型的简单电压分割器。上述音频功率放大器以及其他许多组件在许多项目中都是大量采购的,这使得它们的使用和更换成本很低;音频功率放大器是许多制造商生产多年的产品,因此非常普及,内部电路也是公开的,测试起来非常方便,即使受损后这些 IC 也很容易更换。本文提到的每种电路都能正常工作,但各有特点,因此在使用某种电路之前应该先进行适当的评估;文中介绍的电路都很简单,不需要复杂的重新设计或调整就能正常工作。

一、电压分割器类型

一般来说有三种电压分割器,其架构如图 1 所示。

三种电压分割器架构及应用电路设计

图 1 三种主要类型的电压分割器方框图:(a)有两个输出的电压分割器;(b)有 4 个输出的电压分割器;(c)有三个虚拟接地的电压分割器

图 1(a)显示最常见的电压分割器版本:+Vin 和 GNDin 之间的输入电压被分割成两个不一定相等的部分,这两个部分的电压可以是固定的,也可以在一定范围内调整——通常输入和输出电压之间有少许的差别,这与具体的电压分割器实现有关。两个输出电压分别是 +V1 和 GNDout 之间以及 −V2 和 GNDout 之间的电压;在这种电压分割器中,输入和输出电压之间不存在隔离,输入接地 GNDin 和输出接地 GNDout(有时称为虚拟接地)之间也不直接连接。

图 1(b)显示第二种电压分割器的方框图:+Vin 和 GNDin 之间的输入电压被分割成 4 个不一定相等的部分,这些部分的电压可以是固定的,也可以在一定范围内调整;在这种情况下,输入接地 GNDin 和输出接地 GNDout 之间是直接相连的,这种应用被称为多输出线性稳压器。但需要注意的是,因为在这种电压分割器中 V1、V2 和 V3 这几个输出都能以推挽电路驱动,而不用单路输出缓冲器,这与线性稳压器不同——线性稳压器每个输出端(输出不是推挽电路)通常都有一个晶体管。

图 1(c)显示第三种电压分割器:+Vin 和 GNDin 之间的输入电压被分割成不一定相等的 4 个部分,事实上这种应用有三个电压分割器,每个分割器将自己的输入电压分成两个部分,每个输出接地(GND1、GND2 和 GND3)都采用推挽电路驱动。

值得注意的是电压分割器输出电压的测量方式:在这个例子中,V1 和 −V2 相对于 GND1 测量,V3 和 −V4 相对于 GND2 测量,而 V5 和 −V6 则相对于 GND3 进行测量。

本文主要使用基于图 1(a)所示方框图电路的电压分割器,很少使用基于图 1(b)的电压分割器。

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