电路基准源的产生方法

接线图 2023年09月22日 09:59 221 admin

简介：几乎在所有先进的电子产品中都可以找到电压基准源，单片机电路中、嵌入式系统中的模拟放大和A/D转换等电路需要高精度、高稳定性的供电电源和参考电压源。基准电源是一种可以产生高精度、高稳定性电压的器件或电路，它产生的电压给特定部件作为参考电压使用。基准电源使用广泛，其精度和可靠性直接决定着系统的精度和可靠性。

常用的基准稳压电源，按基本组成可分为分立元件电路和集成电路两大类。在这里将大家梳理一下

1 稳压管产生的基准电压源电路

通常我们选用稳压二极管作为基准电压源，这是最简单、也是最传统的方法，按照所需电压值选一个对应型号的稳压管当然可以，但选得是否合适、是否最佳，却大有讲究。稳压管基准电压源电路如图所示。VDz是稳压管，R是限流电阻，Vi是输入直流电压。Vo为输出电压，等于稳压管两端的电压Vz，即为基准电压。

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稳压管的电流调节作用是这种稳压电路能够稳压的关键，即利用稳压管端电压Vz的微小变化，引起电流Iz较大的变化，通过电阻R起着电压调节作用，保证输出电压基本恒定。由于稳压管和负载电阻是并联的，故这种电路也叫并联式稳压电路。

环境温度变化时稳压管的击穿特性还会产生漂移。6V以下的稳压管具有负温度系数、温度升高时稳压值减小。击穿电压越低则负温度系数越大，例如3V稳压管的温度系数约为-1.5mV/℃;6V以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高的温度系数越大，例如30V稳压管的温度系数约为33mV/℃;

常用的基准二极管如LM385-1.2、LM385-2.5、LM336-2.5、LM336-5具有更小的动态电阻(如LM385 仅1Ω、LM336-5仅0.6Ω、LM336-2.5仅0.2Ω)，在很小的工作电流下即有很硬的特性、在10 uA电流下即可正常工作恒温电压基准LM199/299/399系列，其稳定电压典型值为6.95V、动态电阻典型值0.5Ω、LM199/299温度系数<1ppm/℃。

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2.集成块产生的基准电压源电路

常用的精密集成稳压电路有TL431、MAX6035、ICL8069、AD584等芯片。

⑴.TL431精密集成稳压块

TL431系列芯片是有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref(2.5 V)到36V范围内的任何值。TL431的内部结构框图如图所示。Vi是一个内部的2.5V基准源, 接在运放的反相输入端。由运放的特性可知, 只有当REF端(同相端)的电压非常接近Vi(2.5V)时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过, 而且随着REF端电压的微小变化, 通过三极管的电流将从1~100mA变化。

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图示为TL431器件的符号, 3个引脚分别为：

♦ 阴极C(CATHODE)♦ 阳极A(ANODE)♦ 参考端R(REF) 电路基准源的产生方法第4张

由TL431构成的5V稳压器的典型应用电路如图所示。R0取1.5kW, R1、R2分别取10kW, 输入电压Vi为12~24V时, 输出电压均为5V, 因此, 此种稳压器的精度很高。但是当在C、A端并接负载电阻时, 电阻值应大于2kW, 否则不能正常输出。

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下图为TL431应用电路, 用TL431制成的高精度稳压直流电源的纹波很小, 精度较高, 可以给高精密仪器供电。

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⑵MAX6035精密集成稳压块

MAX6035是宽电压输入范围和精密的、微功耗的电压基准。这款3端器件具有2.5 V、3.0 V和5.0 V输出电压选项，是REF02和REF43等工业标准器件的升级产品。MAX6035采用3引脚SOT23和8脚SOIC封装，典型应用和引脚配置如图所示。

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工作于-40~125℃温度范围。其特性是: 宽电源电压范围(6.9~33V); 在使用温度范围内温度系数最大为25´10-6/℃; ±0.2%(最大值)初始精度; 95mA(最大值)静态电源电流; 10mA输出电流, 2mA灌入电流; 无须输出电容; 在高达5mF的容性负载下仍稳定工作。

12.5.2 集成块基准电压源电路

⑶ICL8069精密集成稳压块

ICL8069系列产品的主要性能参数: 基准电压典型值为1.23V; 最小值为1.20V; 最大值为1.25V; 最大工作电流为5mA; 稳定性好, 当工作电流在50mA~5mA范围变化时, VREF的变化量小于20mV。ICL8069典型应用电路如下图所示。

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⑷AD584精密集成稳压块

AD584是美国ADI公司率先推出的可编程基准电压源, 具有优良的温度系数, 在0~70℃的温度范围内温度系数最大为5´10-6/℃。静态电流消耗为1mA, 具有10mA的带负载能力。输入电压范围为4.5~30V, 工作温度范围为-55~125℃。它不仅可获得4种固定的基准电压值, 还可以在2.5~10V范围内设定所需的基准电压值, 同时还能提供两线制的负参考电压输出, 使用非常灵活。其典型的封装形式如图所示。

AD584采用引脚编程来决定输出电压。当在8脚和4脚提供电源后, 如果其他引脚悬空没有连接的情况下, 输出10V的参考电压; 当连接引脚2和3时, 输出7.5V; 连接引脚2和引脚1时, 输出5.0V; 连接引脚3和引脚1时, 输出2.5V。

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AD584的基本应用电路和负参考电源输出电路如图所示。

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下面是AD584为 5V带隙基准电压源一个典型应用，在这个应用中，AD596/597(IC1)作为闭环热电偶信号调理器使用。如图10，IC2为CMOS单片3 1/2位A/D转换器ICL7136，亦可用ICL7106来代替，但功耗会增大些。IC3为 5V带隙基准电压源AD584， 5V基准电压经过R4、R5分压后给ICL7136提供1.000V的基准电压，由ICL7136和LCD显示器构成满量程为2V的数字面板表(DPM)。IC4选用OP07型运算放大器。RP为设定点调节电位器，用以设置所要控制的温度T1。IC5为带双向晶闸管(TRIAC)的光耦合器。

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