如何使用IC741運(yùn)算放大器制作可變電源電路

在這篇文章中，我們將學(xué)習(xí)如何使用IC 741運(yùn)算放大器制作簡(jiǎn)單但完全穩(wěn)定和穩(wěn)定的可變電源電路。

下面介紹了 741 電源的三個(gè)版本：

簡(jiǎn)單的低電流可調(diào)電源

穩(wěn)定的大電流可變電源

穩(wěn)定的大電流可變電源，具有短路保護(hù)功能。

簡(jiǎn)單可變 IC 741 電源

下圖顯示了基于IC 741的簡(jiǎn)單可變電壓電源。這種設(shè)計(jì)提供了一個(gè)穩(wěn)定的輸出，可以在0V至12V范圍內(nèi)進(jìn)行徹底調(diào)節(jié)，最大電流范圍可達(dá)50 mA。

電路工作非常基本。

齊納二極管ZD通過(guò)電阻R1從正線獲取電源。齊納二極管產(chǎn)生12V的固定基準(zhǔn)電壓，齊納二極管提供給可調(diào)分壓器RV1。

分壓器輸出可在0V至12V范圍內(nèi)完全可調(diào)，該分壓器施加于運(yùn)算放大器741的同相輸入。

運(yùn)算放大器的配置類(lèi)似于單位增益電壓跟隨器，晶體管Q1以發(fā)射極跟隨器電流放大器級(jí)的形式裝配，與其輸出串聯(lián)。

因此，電源電路的輸出電壓通過(guò)RV1跟蹤并跟隨運(yùn)算放大器輸入端建立的電壓，RV1可在0V至12V范圍內(nèi)完全可調(diào)。

請(qǐng)記住，此特定 741 電源電路采用 18V 正電源和 9V 負(fù)電源。此外，通過(guò)使用更高額定值的齊納二極管和提供更高額定值的非穩(wěn)壓輸入電源電壓，可以提高本電路的輸出電壓范圍。

同樣，通過(guò)集成幾個(gè)更多的功率晶體管來(lái)代替現(xiàn)有的晶體管Q1，也可以提高電流規(guī)格。

3 V 至 30 V IC 741 電源

下圖顯示了將741運(yùn)算放大器用作穩(wěn)壓電源單元的基本基礎(chǔ)的方式，該單元可輕松處理3V至30V的輸出范圍，電流范圍高達(dá)1A。

在這種配置中，使用齊納二極管ZD1將741運(yùn)算放大器的電源穩(wěn)定在33V。另一個(gè)溫度穩(wěn)定、恒定的3V基準(zhǔn)電壓是通過(guò)齊納二極管ZD2實(shí)現(xiàn)的，這適用于IC 741的同相輸入。

晶體管Q1、Q2與運(yùn)算放大器的輸出連接，其配置類(lèi)似于可變?cè)鲆嫱嘀绷鞣糯笃鳌Ｔ撛O(shè)置的增益可以通過(guò)RV1從單位到x10變化。

這提供了一個(gè)輸出電壓，該輸出電壓可通過(guò)電位器RV1在3V至30V范圍內(nèi)完全可調(diào)。IC 741電源產(chǎn)生的輸出電壓具有使用負(fù)反饋環(huán)路的完全穩(wěn)定電壓。

過(guò)流和短路保護(hù) 741 電源

下圖說(shuō)明了在之前的IC 741電源電路中添加過(guò)載保護(hù)的方式。

在此設(shè)計(jì)中，我們使用電流檢測(cè)電阻R7，與穩(wěn)壓器輸出串聯(lián)。

作為關(guān)斷晶體管的晶體管Q3通過(guò)該電阻R7供電，其基極-集電極結(jié)能夠使輸出晶體管級(jí)的Q1、Q2基極-發(fā)射極結(jié)短路。

通常，Q3保持失活狀態(tài)，并且不會(huì)影響電路的功能。然而，一旦電源的輸出電流超過(guò)1A標(biāo)記，R7兩端產(chǎn)生超過(guò)600 mV的電壓差，它立即開(kāi)始偏置晶體管Q3基極，將其打開(kāi)。

因此，Q3被迫將Q1-Q2輸出級(jí)的基極-發(fā)射極結(jié)分流至地。因此，該動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致輸出電流瞬間降低，從而在連接的環(huán)路上產(chǎn)生較大的負(fù)反饋。此操作會(huì)導(dǎo)致輸出電流自動(dòng)限制在 1A 范圍內(nèi)。

在短路條件下也執(zhí)行相同的程序，為IC 741電源電路提供完全短路和過(guò)載保護(hù)。

改進(jìn)的設(shè)計(jì)

該電源在許多方面與前一個(gè)電源不同。R12、Q1 Z1網(wǎng)絡(luò)以幾乎恒定的電流運(yùn)行基準(zhǔn)齊納Z2。因此，Z2 對(duì)紋波和不受控制的電源變化的影響要小得多。R3 C1（7 HZ低通）濾波器可顯著降低齊納二極管的紋波電壓和干擾。輸出電壓可以使用預(yù)設(shè)的VR1來(lái)改變。

如果需要極其精確的電源，則必須實(shí)現(xiàn)精確的基準(zhǔn)電壓源。溫度系數(shù)低至10 ppm /攝氏度可用于獲得這些結(jié)果。在應(yīng)用這種穩(wěn)定性時(shí)，必須使用高穩(wěn)定性電阻（TC = 10 ppm / C）和低漂移運(yùn)算放大器。還必須使用主電源濾波器來(lái)防止電源傳輸噪聲（主要是電動(dòng)機(jī)和晶閘管引起的巨響）。這是一個(gè)使用無(wú)源電感電容器的低通濾波器網(wǎng)絡(luò)，可降低高頻瞬變和爆音。