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请大家看看这个电路是如何得到5V的???

作者：电子老鹰　栏目：模拟技术

请大家看看这个电路是如何得到5V的???
图右下方的可调电阻R5是我虚拟的负载.它得到的电压(即Q1的E极)是5V.

怎么得到的呢?右半图看起来有点象TL431的功能方框图.
而左边TL431的接法也没弄明白:(

2楼：	>>参与讨论
作者： computer00 于 2006/3/10 16:16:00 发布：不知道这个图是谁设计的…… 前面为了得到一个5V的参考电压，还要用LM317来做一个分压？ 3脚电压为5V，根据运放的虚短，所以2脚也为5V，输出当然也就是5V了。 * - 本贴最后修改时间：2006-3-10 16:32:51 修改者：computer00

3楼：	>>参与讨论
作者：电子老鹰于 2006/3/10 16:32:00 发布：谢谢! 1、TL431的接法我看不懂，与DATASHEET里的典型接法不一样呀。 2、LM317的输出是16V，在这里起什么作用？ 3、既然431已经输出5V了，还要经过358和817干什么呢？

4楼：	>>参与讨论
作者：哈佛大学于 2006/3/10 21:25:00 发布：这样 431稳压，358和Q1是加强输出电流。

5楼：	>>参与讨论
作者：电子老鹰于 2006/3/10 21:31:00 发布：很抱歉的是, 我的图还漏了一点(我以为它无关紧要),317的OUT还送到另一个电路(这个电路我不知道什么样子,也不知道其功能).同时,OUT与地间还有一个100UF电容和一个稳压管(可能是22V)的并联.

6楼：	>>参与讨论
作者： iC921 于 2006/3/10 21:52:00 发布：如果引脚都正确 LM317的输出电压＝2.5×（R6+R7+R8+R9)/R9＝2.5×（3.3+3.3+1.5+1.5）/1.5＝16V U1A3的3脚电压＝16×（1.5+1.5）/（3.3+3.3+1.5+1.5）＝5V 参数选择得比较巧妙。希望你能从计算过程中理解出原理来。

7楼：	>>参与讨论
作者：电子老鹰于 2006/3/10 22:04:00 发布：你的意思是否这样: 1、317的输出16V其实是431提供的。 2、358的输入电流和431的参考端电流为0，所以16V被分压后得到5V？那么317起什么作用了？30V直接加到431的阴极不行吗？而后面的358和817的作用？放大电流吗？怎么放大的？是跟随器吗？

8楼：

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作者： zdpfat 于 2006/3/12 10:11:00 发布：

小弟发表一些自己的意见
1、TL431我不熟悉，正查阅DATASHEET中。不过参考了一种DATASHEET中的典型接法，我还是很赞同斑竹iC921的看法的(见参考图片）。这里参考图片中的R1相当于原设计中的R6+R7+R8；R2相当于设计图中的R9。由此可见TL431确实是一种典型接法
2、至于LM317，应该是代替参考图片中的7805的，因为毕竟这里的输入电压是30V，输出16V
3、楼主提到LM317的输出还接有其他电路，估计是需要15V供电的运放或其他电路。所以该电源应该是设计提供多电压输出的
4、16V当然是被分压到5V的，该5V做运放的输入
5、至于运放部分的接法是一种典型的稳压接法，详细的请参考高教社的《电子线路基础》（模拟）中稳压电源部分。大略上的理解可以认为起到了隔离的作用。即对输入5V电压起到了5V稳压，而输出大电流由Q1提供，这样可以降低对前级输入电压影响。Q1的接法是典型的跟随器（共集电极放大器）

9楼：	>>参与讨论
作者： jiuri 于 2006/3/12 13:02:00 发布：受教

10楼：	>>参与讨论
作者： jinggx 于 2006/3/12 21:08:00 发布：不过是为运放的同相输入端提供一个基准确电压, 有必要搞得那么复杂吗?

11楼：

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作者： sheepyang 于 2006/3/15 12:34:00 发布：

这个问题我好象回答过吧
317具有过温保护、过流保护、过压(过功率)保护功能。431没有。
317具有较大的纹波抑制比，能够抑制电源噪声，431没有此功能。
431虽然最大能提供100mA的电流，但是请注意,可能是431内部设计
开环增益不够大，所以当流过431的电流发生变化时参考电压将发生变化，
datasheet里面的Zka就表明的其变化的范围。
另外431的封装形式不利于散热，(一般是TO92封装),如果流过100mA的电流，结温将很高，即使431在全温范围内的温度系数是20ppm/C.TO92封装的结到环境热阻是150C/W,那么当电流从1mA变化到100mA时输出电压的变化可能是
20ppm/C*150C/W*0.5W*2500mV=3.75mV. 由于这是按典型值算的，实际有可能温度系数还要差的。翻倍的可能性也有。

所以所以稳定431的工作条件是必须的。
358开环增益高达100000倍(1000V/mV?)所以只要能在电流变化范围内
保持输出电压达到比较高的精度(稳定度?)
我想一切都是为了温度和精度而设计的,当然还有保护功能。

12楼：	>>参与讨论
作者： likee 于 2006/3/16 0:41:00 发布：受益

13楼：	>>参与讨论
作者： LHKJG 于 2006/3/16 15:04:00 发布：感觉这个电路有点夸张！

14楼：

>>参与讨论

作者：赤铸于 2006/3/16 16:48:00 发布：

电路设计不合理
左右两部分，单独看都没错

左边电路其实主要靠431实现稳压，因为它直接引317输出电压的1/2为反馈电压，317被包含在它的反馈回路中了，所以输出电压就是431的2.5V基准电压的2倍，这个电路中，将317换成NPN三极管也是一样的

右边电路就是个用三极管扩大输出电流的跟随器电路，所以输出就是5V

但合在一起就令人费解了，左边电路是个高精度稳压电源的电路，用作基准源电路，功率浪费，精度却不高。431的精度也就是1%量级，同样成本，选个现成的5V基准源，如LM4040-5，性能高很多，电路也简单

15楼：	>>参与讨论
作者：赤铸于 2006/3/16 16:50:00 发布：而且这个电路是无法可靠工作的 LM317有最小输出电流限制，较低压差下至少5mA，30V输入至少应保证10mA 感觉这个电路就是只会拼凑芯片手册上典型电路的家伙设计的

16楼：	>>参与讨论
作者： cinzm 于 2006/3/20 13:37:00 发布：有理！虽然电路烦琐且效率不高且花费太高，但需求的功能还是能够实现的。

17楼：	>>参与讨论
作者： 3极管于 2006/3/20 14:02:00 发布：图了??

18楼：

>>参与讨论

作者： sharecash 于 2006/3/22 14:20:00 发布：

不错的电路，看来大家看偏这个电路的电路原理了
首先此电路作者是想设计一个高精度的电压源，电路中对很多会影响输出结果的部分都作了补偿，大概原理如下：
1：U3，R10组成一个1.25毫安的具有负温度系数的电流源(而不是启稳压作用，大家的认识误区)，供U2工作。
2：U2,C1,R8,R9组成5伏精密基准源，U3提供的负温度系数特性的电流源补偿U2的正温度特性，使5V输出更加精确，参数调整合适的话可以做到很小的温度系数。
3：U1A，Q1,R1~R4组成输出缓冲级。
所以电路复杂有复杂的好处，电路进行简化肯定会牺牲某一方面的指标的。

19楼：

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作者： sharecash 于 2006/3/22 18:11:00 发布：

首先要确定应用场合
1、如果单从电流角度分析，确实这个电路的输出电流很小，跟本比不上单片317与7805，这个电路解决的不是电流和大功率输出的问题。
2、用这个电路给MCU和外围芯片供电看不出有什么优势。
3、如果用这个电路的输出提供A/D当基准电压，那么我想你用单个431，317或7805做出来的产品与使用前者做出来的产品就根本不是同一个档次的产品了，因为人家认为TL431的30PPM/℃的温度系数还需要补偿，而我们却认为无所谓。
4、再说说限流电阻R1~R4的作用，我们一般的设计人员肯定认为没有必要，其实不然，他一方面减少Q1（估计是TO-92封装的吧？）的功耗，同时又限制了电路的短路输出电流。
5、TL431一般只用作电压基准和误差放大，考究的设计是不会用它作并联稳压的。
6、还有人家使用电阻上R6,R7串联，R1~R4并联的用法，我想作者对功率和可靠性是经过仔细分析的。
7、如果楼主想仿制这个产品，要是原产品是纯数字电路到不妨简化一下电源处理，若原产品有较多的模拟信号处理，想得到与原产品相仿的测量精度，建议不要轻易简化电路。

20楼：	>>参与讨论
作者： dengm 于 2006/3/22 22:28:00 发布： R1 到 R4 还是不要用100欧电阻替换为好，用4个金属膜电阻， EMI 要小一些。

21楼：	>>参与讨论
作者： wht1997wht 于 2006/3/24 19:16:00 发布：不错，又学到东西了。

22楼：	>>参与讨论
作者： kfusr 于 2006/3/24 20:54:00 发布：设计者是位高人支持sharecash，该电路是A/D IC的高精度电源。

23楼：	>>参与讨论
作者：哈佛大学于 2006/3/26 0:52:00 发布：请问三极管使用的TO-92封装有什么特点（比较其他封装）？

24楼：	>>参与讨论
作者： iC921 于 2006/3/26 1:30:00 发布： dengm：可否给大家详解？ dengm 发表于 2006-3-22 22:28 模拟技术 ←返回版面 R1 到 R4 还是不要用100欧电阻替换为好，用4个金属膜电阻， EMI 要小一些。 * - 本贴最后修改时间：2006-3-26 1:30:31 修改者：iC921

25楼：

>>参与讨论

作者：赤铸于 2006/3/26 22:26:00 发布：

还是觉得这个设计不可理喻
这个设计者可能是个“技术高手”，像我见过的一些痴迷技术，不充分施展自己的本领就手痒的人

那个LM317用的是LM317K，K后缀应该是指那种金属壳的TO-3封装（如今TO-3封装可是越来越少见了）吧，一般用于功率很大或者输出电流很大（超过1.5A）的场合，但它的负载电流只有不到2mA！

至于温度补偿的问题，我也觉得值得探讨，如果这是个产量很少的东西或实验室样机，无所谓，如果是大批量生产的东西，我觉得有几个基本的原则：

1. 避免侥幸心理，严格遵循器件手册设计。超出器件规定范围的应用，即使现在偶尔成功，将来人家工艺一调整，或者换个另一个厂家的替换型号，也许就不灵了。LM317器件手册明确规定了5mA（典型值3.5mA，最大值5mA）最小工作电流，这个电路中只有1.25V/1k+2.5V/1.5k=2.9mA，明显是在冒险。

2. 避免利用离散性大的器件特性。像LM317或TL431的温度系数之类，恐怕不同器件、不同批次、不同厂家都不同。如果设计者自己做过实验，发现它们的确有某种规律，能在一定程度上抵消，或者就是为了人为达到某个温度系数，那另当别论，但毕竟器件手册里没有给出温度系数，这又回到了第一个原则。

3. 减少电源数量（这是最近的技术趋势），这个电路为了产生个5V基准，放着现成的15V电源不用，又增加了个30V电源。30V电源的难度和成本可比15V高（某些产品中还高很多）。

而且，从最终效果上看，我不相信这个电路（左半边）的精度和温漂会比现在市面上的一些高精度微功耗（几十微安量级）电压基准好。当然，如果它设计的年代的比较早，倒也可以理解。

封装

26楼：

>>参与讨论

作者：赤铸于 2006/3/26 22:30:00 发布：

另外，如果是做参考电压，还必须考虑噪声问题
这个电路属于“复合负反馈”电路，通俗说就是一个大环中套一个小环，这种电路容易发生稳定性问题，通常都需要补偿，那个C1=220PF就是补偿电容。但这样补偿来的稳定性总让人不太放心，即使稳定了，负反馈调节过程也会产生一些瞬态噪声。

TL431的噪声是比较低的，但LM317就不同了。虽然理论上LM317在内环，它的非理想特性会被外环的负反馈抑制，但这只适用于静态和缓变，交流状态下抑制程度会随频率上升而下降。于是，TL431的弱噪声＋LM317的强噪声＋负反馈调节过程的不好说的噪声，“嘈杂”情况可想而知。

27楼：

>>参与讨论

作者：电子老鹰于 2006/3/26 22:37:00 发布：

这是个国外的产品,年代可能有点早，具体我不清楚.
1、1.25V/1k+2.5V/1.5k=2.9mA 不懂。
2、。。。
3、30V还有别的用处。与本图无关，未画。
“复合负反馈”电路？头次听说。有什么好处？

如果我基本照这个电路做，如何在短时间内仅用万用表就看出它的精度和稳定度？

28楼：

>>参与讨论

作者：赤铸于 2006/3/28 23:07:00 发布：

那个是LM317K.html">LM317K的输出电流
R10电流是1.25V/1k，R9电流是2.5V/1.5k，加起来就是LM317K.html">LM317K的输出电流

复合负反馈就是说一个大反馈回路中还有一个小反馈回路。LM317本身是一个小反馈回路，加上TL431又构成一个大反馈回路，自然就有稳定性的问题，所以要加那个200pF补偿电容。

除非有特殊要求，设计电路时一般都希望避免“一环套一环”，因为它可能有稳定性问题，分析起来又比较复杂，有自找麻烦的嫌疑。

要有温度控制设备才能做稳定性实验

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