负电压稳压电路:7905 与 TL431 的应用及地电位抬高解析

出处:网络整理时间:2026-05-09
  在电子电路设计中,负电压稳压电路有着广泛的应用。本文将详细介绍如何通过反接稳压芯片如 1117、使用稳压二极管和 TL431 来生成负电压,以及负电压在电路中的应用,如为运放提供双电源和提升地电位以适应高输入电压的场景,并给出具体的电路设计和计算示例。
  首先要明确,这里所说的负电压稳压并非像电荷泵那样产生一个负电压,而是类似 7905 的作用,将稳压芯片的地和输入 / 输出电压反过来,使 GND 电压更高。若 GND 接电源正极,输出就是稳定的比电源低固定的电压,以电源正极为参考零电位时,稳压器输出的便是负电压,这就如同 PNP 三极管的数据都是负的一样。那么普通的 1117 之类的 LDO 反接一下是否也可以反向稳压呢?不妨一试。
  在很多电路中,7905 常和 7805 对称组合使用。通过将后面电路的地连接到 7805 和 7905 中间的地引脚,就能获得正负双向的稳定电压,为运放提供双电源,这种方式简单方便。
   除了使用稳压芯片,用稳压二极管也可以代替稳压器实现相对电源负极的稳定电压。虽然其稳定性不如稳压芯片,输出能力也有限,但好处是同样的稳压管换个位置就可以实现负电压稳压。稳压管的原理是,当稳压管两端电压升高超过阈值时,经过稳压管的电流会增加,串联个电阻就可以利用这个电流产生更大的压降,使稳压管两端的电压稳定。电阻既可以放在前面,也能放在后面。
  TL431 在电路图上与稳压管相似,效果也类似,都是在电压超过阈值时增加经过两端的电流。因此,前面图里的稳压管可以直接换成 TL431。TL431 多了一个参考引脚(电压检测引脚),当这个引脚相对于阳极的电压超过 2.5V 时,经过 TL431 的电流变大,然后其工作原理和普通稳压管一样。阳极就是一般拿来接地的那一端。经过测试,该电路在电源电压从 2.5V 到 30V 变化时,稳压值从 -2.5V 变到 -2.53V,稳定性较好。同时,也可以像普通的 TL431 电路一样使用分压电阻实现可调稳压。在计算稳压值时,通常假设流入或流出 TL431 检测引脚的电流很小可忽略,但如果两个分压电阻取值过大,经过它们的电流总量就很小,TL431 分流的电流可能就不可忽略了,而这个电流和 TL431 的内部特性有关,是不稳定的。
   负电压稳压除了能给运放提供负电源,还有另一个重要用途,即抬高地电位。例如,当手里的某个芯片输入电压只有 5V,而需要用它测量 9V、 12V 的电压,且电源电压也是 12V 时,简单的方法是先用 LDO 给芯片降压供电,再用分压器把 9 - 12V 的输入信号降低到 5V 以内。但注意到信号的变化幅度只有 3V,相对于 +12V,信号的值是 -3V,那么给芯片 -5V 供电,信号范围就在芯片的承受范围内了。这种电路多用于运放或者比较器测量差分信号的场合,被称为 “浮地”。一方面,一般运放或者比较器的工作电流很小,R15 上的电压起伏不会太大,哪怕经过一堆电阻也足够给芯片提供工作电流;另一方面,输入是差分信号,接地电阻 R15 上的干扰会同时附加到两个输入信号上,即引入的是共模干扰,在测量差分信号时更容易被过滤掉。反之,如果用分压器先处理信号,差分信号是两个信号源,就得有两套分压电路,这样两套分压电路引入的干扰就独立地叠加到两个信号上,干扰的量和极性都是随机的,很难处理。
上一篇:深度解析开关电源过压保护电路:特点与选择
下一篇:详解 5V 与 3.3V 双向电平转换的几种实用电路

免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

相关电路图