三种主要电压分割器架构及应用电路设计剖析

　　单一电源有时需要加以分割成两个或多个不一定相等的部份。在使用来自干电池或汽车蓄电池的6V、12V、15V、24V、36V或48V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等等分割电源。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。上述的音频功率放大器以及其它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，负担较轻。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可顺利作业，但都有一些特性，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确作业。

　　电压分割器类型

　　一般来说有三种电压分割器。这三种电压分割器的架构图如图1所示。

　　图1：三种主要类型的电压分割器方块图。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1a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份。这两个部份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1b显示第二种电压分割器的方块图。+Vin和GNDin之间的输入电压被分割成4个不一定相等的部份。这些部份的电压可以是固定的，也可以在一定范围内调整。在这个案例中输入接地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，因为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1c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个部份。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份。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针对GND1测量，V3和-V4针对GND2测量，而V5和-V6则针对GND3进行测量。

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

　　基于音频放大器的模拟电压分割器优势

　　现代工业有许多种开关型DC/DC转换器，这些转换器可以当作某种电压分割器使用。但这些组件并不一定都能长期供货，价格可能无法负担，或者可能产生大量电磁噪声，甚至是其它缺点。

　　将音频功率放大器、音频运算放大器（AOA）和类似的IC和音频模块用于电压分割器有许多优势：

　　1 许多制造商生产音频功率放大器已有多年历史了。它们可以从许多经销商处购买到，因而已经非常普及，而且价格低廉

　　2 音频功率放大器的测试简便，更换也很容易

　　3 音频功率放大器在音频范围内外的噪声都很低，不至于产生大量输出噪声、射频波或电磁干扰（EMI）

　　4 许多音频功率放大器都有内部热保护、过流保护以及电抗性负载保护和过压保护

　　5 许多音频功率放大器在需要时可以方便地安装在附加散热器上

　　在考虑基于放大器的电压分割器之前，首先了解基于二极管和晶体管的多种有用的电压分割器。

　　基于二极管和齐纳二极管的电压分割器

　　我们可能需要从一般直流（DC）电源衍生而来的两个或多个低电压电源或参考电压取得几毫安的电流，而且这种电路的电源管理并不需要非常严格。在这些情况下，我们可以使用基于二极管、齐纳二极管和并联稳压器的电压分割器。

　　现代工业提供种类繁多的齐纳二极管，其功耗在0.3W和1.3W之间，参考电压容差为±2%或更好。这些齐纳二极管可用于实现某些类型的电压分割器。图2显示了三种例子。