有時需要將單個電源分成兩個或多個不一定相等的部分。來自干電池或汽車蓄電池的 6、12、15、24、36 或 48 V 電源就是這種情況。盡管存在精確的專用分壓器 （VS），但它們可能并不容易獲得或對項目而言過于昂貴。有時，設計用作 VS 的 IC 無法提供來自 VS 的所需電流或功率。

幸運的是，對于許多需要 VS 的應用，我們可以使用低成本的功率音頻放大器 （PAA），例如 LM386、LM380、LM384、TBA820M、TDA2002、TDA2003、TDA2030、TDA2040、TDA2050、LM1875 和許多更多地拆分電源。對于測試臺和實驗系統的 VS 尤其如此。

我們可以圍繞 PAA 構建簡單、低成本和非開關 VS，用于電子設備的電源。上面列出的功率音頻放大器以及更多的功率放大器是為許多項目大量采購的。這使得它們的使用和更換價格低廉且負擔得起。

此外，許多制造商多年來一直在生產 PAA。它們是眾所周知的，內部電路已發布，并且可以很容易地進行測試。在損壞的情況下，這些 IC 可以很容易地更換。

本文介紹了幾個圍繞 PAA 構建的分壓器。這不是 PAA 的典型應用。它們通常針對音頻范圍內的操作進行優化，主要針對電阻或電感負載。

本文中的每個電路都是可操作的，但有一些特殊性，因此在決定是否適用于目標設備之前，應對電路進行評估。所提出的電路很簡單，不需要復雜的重新設計或調整即可正常工作。

三種類型的分壓器

一般來說，有三種類型的 VS。這三種類型的框圖如圖 1 所示。

圖 1：三種主要 VS 的一般框圖。a） 具有兩個輸出的分壓器；b） 具有四個輸出的分壓器；c） 具有三個虛擬接地的分壓器

圖 1a顯示了最常見的 VS 版本。+Vin和GNDin之間的輸入電壓分為兩部分，不一定相等。這些部件可以在一定程度上固定或調整。通常，輸入和輸出電壓之間存在一些最小差異，這取決于 VS。

兩個輸出電壓介于 +V1 和 GNDout 之間以及 -V2 和 GNDout 之間。在這種類型的 VS 中，輸入和輸出電壓之間沒有隔離，并且輸入地 GNDin 和輸出地 GNDout（有時稱為虛擬地）之間沒有直接連接。

圖 1b顯示了第二種 VS 的框圖。+Vin和GNDin之間的輸入電壓分為四部分，不一定相等。這些部件可以在一定程度上固定或調整。在這種情況下，輸入地 GNDin 和輸出地 GNDout 之間存在直接連接。該應用可稱為多輸出線性穩壓器。

但是應該小心，因為在 VS 的情況下，每個輸出 V1、V2 和 V3 都可以通過推挽級而不是由單個輸出緩沖器驅動。這不是線性穩壓器的情況，通常我們在每個輸出端都有一個晶體管（輸出不是推挽級）。

圖 1c顯示了 VS 的第三個版本。+Vin和GNDin之間的輸入電壓分為四部分，不一定相等。事實上，該應用具有三個分壓器，每個分壓器將其輸入電壓分成兩部分。每個輸出地——GND1、GND2 和 GND3——由 VS 用推挽級驅動。

我們應該注意VS的輸出電壓的測量。在這種情況下，V1 和 -V2 測量到 GND1，V3 和 -V4 測量到 GND2，V5 和 -V6 測量到 GND3。

在這里，我們將主要使用基于圖 1a 中的塊電路的 VS，很少使用基于圖 1b 的 VS。

基于音頻放大器的模擬分壓器的優勢

現代工業提供了種類繁多的開關 DC/DC 轉換器，它們可以用作一種 VS。但這些設備可能并不總是長期可用，可能無法負擔，并且會產生大量電磁噪聲或具有其他缺點。

使用功率音頻放大器，音頻運算放大器（AOA）和類似的IC和音頻模塊作為VS有很多優點：

許多制造商多年來一直在生產 PAA。

它們可從許多分銷商處獲得。

它們廣為人知且價格低廉。

PAA 易于測試，并且在需要時更換也很容易。

PAA 在音頻范圍內和該范圍外具有低噪聲。

它們不會產生大量輸出噪聲、無線電波或電磁干擾 （EMI）。

許多 PAA 具有內部熱保護、過流保護，有時還具有無功負載保護和過壓保護。

如果需要，許多 PAA 可以很容易地安裝在額外的散熱器上。

僅作為說明，在我們考慮基于放大器的 VS 之前，我們將研究幾個基于二極管和晶體管的有用 VS。

基于二極管和齊納二極管

的分壓器 我們可能需要來自兩個或多個低壓電源的幾毫安電流或來自普通直流電源的參考電壓。此外，電路的電源管理可能不需要非常嚴格。在其中一些情況下，我們可以使用基于二極管、齊納二極管和并聯穩壓器的 VS。

現代工業提供多種齊納二極管，其功耗在 0.3 到 1.3 W 之間，參考電壓容差為 ±2% 或更好。這些齊納二極管可用于實現某種 VS。我們在圖 2中展示了三個示例。

圖 2：帶有二極管和齊納二極管的分壓器。a） 帶二極管的分壓器；b） 帶齊納二極管的分壓器；c） 帶有兩個并聯穩壓器的分壓器 （TL431）。

圖 2a顯示了帶有二極管的簡單 VS。我們可以串聯任何適當數量的二極管或發光二極管 （LED），它們將用作并聯或并聯穩壓器。在這種情況下，我們有兩個二極管 D1 和 D2 產生正輸出電壓 +V1，一個二極管產生負輸出電壓 -V3。輸出地 GNDout 可以在二極管之間的任何點。

圖 2b顯示了一個帶有齊納二極管的簡單 VS。我們可以串聯任何適當數量的齊納二極管，它們將用作并聯或并聯穩壓器。在這種情況下，我們有兩個二極管 D1 和 D2 產生正輸出電壓 +V1 和 +V2，兩個二極管產生負輸出電壓 -V3 和 -V4。輸出接地 GNDout 可以位于齊納二極管之間的任何點。在這種情況下，GNDout 介于 D2 和 D3 之間。齊納二極管可以來自相同或不同類型。

我們可以使用并聯穩壓器作為 TL431，而不是二極管和齊納二極管。該解決方案的優點是我們可以通過選擇電阻器或微調電位器或其他元件來調整輸出電壓。

圖 2c顯示了一個帶有 TL431 可調并聯穩壓器的簡單 VS。在這種情況下，我們有兩個 TL431 或 LM341 產生正輸出電壓 +V1 和負輸出電壓 -V3。電壓V1用微調電位器P1調節，負輸出電壓-V3用P2調節。

我們可以串聯任意適當數量的并聯穩壓器，如圖 2a 和 2b 所示。事實上，這些穩壓器可以被認為是可調齊納二極管。

基于雙極結晶體管 （BJT）

的分壓器 圖 2 中的 VS 沒有推挽輸出級，并且在無負載的情況下會浪費大量功率。我們可以使用基于 BJT 的 VS 來避免這個缺點。當我們需要高輸出電壓、大電流、大功率，或者我們不需要對輸出電壓進行很好的調節時，它們特別好。

作為示例，我們將在下面簡要討論幾個簡單的應用程序。這些電路具有推挽輸出級和輸出電壓的簡單調節。它們類似于用作直流放大器的晶體管音頻放大器的電路。

圖 3顯示了兩個晶體管周圍的簡單 VS 的兩個示例。

圖 3：帶有晶體管的簡單分壓器。

圖 3a使用晶體管 T1 和 T2 來緩沖來自電阻器 R1 至 R4 和二極管 D1 和 D2 周圍的分壓器的電壓。二極管D1和D2用于溫度補償；它們不是強制性的。如果使用，D1 應與 T1 熱接觸，D2 應與 T2 熱接觸。如果不使用 D1 和 D2，則應相應增加 R2 和 R3。

電阻器 R5、R6 和 R7 提供簡單的本地反饋，稍微改善和保護電路。R5 比 R6 和 R7 大得多。電路中元件的值的計算類似于射極跟隨器電路中的元件。

圖 3b使用三個晶體管和更有效的負反饋調節輸出電壓。電阻器 R1 和微調電位器 P1 提供穩定輸出電壓的負反饋。輸出電壓 +V1 和 -V2 由 P1、R1 和 R2 設置。D1 和 D2 用于溫度補償。電阻器 R4 和 R5 提供本地負反饋和對輸出晶體管 T2 和 T3 的一些保護。

有時我們需要對 VS 產生的輸出電壓進行調整和更有效的調節。在這種情況下，我們可以使用帶有晶體管的經典差分放大器來解決這些問題。圖 4顯示了一個圍繞五個晶體管 T1 到 T5 構建的 VS。

圖 4：基于帶晶體管的差分放大器的分壓器。

T1 和 T2 作為差分放大器工作。T3是輸出晶體管T4和T5的放大器和驅動器。電阻器 R6 提供穩定輸出電壓的負反饋。R7* 和 C2* 不是強制性的。C1 是必須的，因為它提供了電路的頻率補償。

輸出電壓 +V1 和 -V2 由 R1、R2 和 P1 設置。二極管 D1、D2 和 D3 用于輸出晶體管的偏置和溫度補償。微調電位器 P2 用于調整輸出晶體管的靜態電流，例如，根據負載從 1 到 10 mA。電阻器 R4 和 R5 提供本地負反饋和對輸出晶體管 T4 和 T5 的一些保護。

帶有運算放大器和 BJT

的分壓器 如果負載發生變化或不對稱，圖 3 和圖 4 中的 VS 可能不會給出好的結果。為了解決這個問題，有時我們可以使用基于單個運算放大器（例如 TL071、OPA134、NE5534/A 或 LM741）的 VS 以及附加的互補 BJT，例如 PN2222A+PN2907A、BD135+BD136 等。圖 5 顯示了一個示例這樣的VS。

圖 5：帶有運算放大器和 BJT 的簡單分壓器。

輸出電壓通過 P1 調節。VS 用作直流放大器，增益 Av 等于 Av = 1+ R4/R5。如果不需要，可以省略 R5，增益將是統一的，或者電路將用作跟隨器和電流緩沖器。

VS 的輸出電流限制在 50 到 200n mA，具體取決于晶體管 T1 和 T2 以及 OA 的輸出能力。只有當我們需要對 OA 進行外部頻率補償時，才使用電容器 C4*。大多數 PAA 包括圖 5 中的所有內容，以構建可調節和不可調節的 VS。