《智能仪器设计基础》课件 第3章 直流电源与基准源电路设计

第3章直流电源与基准源电路设计智能仪器设计基础1智能仪器设计·第3章CONTENTS·学习路径本章导读：电源和基准源电路01概述：两类电源与关键技术指标线性vs开关、隔离vs非隔离，以及纹波、调整率、PSRR、效率02直流稳压电源设计：内部小功率供电三端稳压器与LDO；Buck/Boost/Buck-Boost/电荷泵四类DC/DC03基准电压源设计：测量的"标尺"齐纳与带隙原理；并联型LM4040/TL431、串联型LM414004基准电流源设计：高精度恒流Wilson与运放恒流源；集成恒流源LM134及温度补偿目录第3章直流电源与基准源电路设计

3.1概述

3.2直流稳压电源设计

3.2.1线性稳压电源设计

3.2.2开关型稳压电源设计

3.3基准电压源设计

3.3.1基准电压源原理

3.3.2基准电压源设计

3.4基准电流源设计

33.1概述

智能仪器属于电子设备，需要有电源才能工作，电源性能的优劣会影响其可靠性和安全性，精密测量仪器对电源的性能有更高的要求。电源的种类有很多，在智能仪器设计中，广泛应用的是直流稳压电源，另外在很多测量中，需要基准电压或电流作为参考，它们需要专门的芯片及电路。本章简要介绍智能仪器设计中需要掌握的：

直流稳压电源

基准电压源

基准电流源等

相关基本知识与电路设计43.1概述

1.线性电源与开关电源

在直流电压变换过程中通常需要借助三极管（称为调整管）进行电压大小转换，其中的三极管，可以工作在线性放大状态，也可以工作在开关状态，根据三极管工作的状态，把直流稳压电源分为二类

线性直流稳压电源

开关直流稳压电源，这二类直流稳压电源不同的特点。图3-1线性稳压器原理图3-2开关稳压器原理53.1概述

1.线性电源与开关电源

在常见的集成稳压器芯片如三端稳压器7800系列、W117系列、LM1117系列等均属于线性稳压器，其工作时均借助多个处于放大状态的三极管。

开关电源的电路形式很多，可以用分立元件（三极管或MOS管）构成。也可以用集成芯片与分立元件共同构成，也有的是利用集成芯片，外加几个电阻、电容和电感构成，在一些小功率直流电源中常用这种形式，具有电路简单、体积小的优点。

开关电源是将直流电压转化为高频交流电，交流电的频率在几十KHz到MHz之间，再通过整流、滤波、稳压后转换为电压值不同的直流电压。交流电的频率较高，滤波电感较小也可以有较大的感抗，导线电阻也较小，因此工作时发热量小。因此开关电源的体积和重量都可以做得比较小，成本也较低，得到广泛应用。开关电源将一种直流电压变换为另一种直流电压，称为DC/DC变换器。63.1概述

1.线性电源与开关电源

线性电源的优点在于没有额外的高频干扰，纹波系数较小，电源质量较高。不足在于线性稳压器的调整管工作在放大状态，导通电阻较大，因此会存在发热现象，当电流较大、以及输入、输出压差较大时，发热会更严重一些，另外线性稳压器的输出电压一定比输入电压低，无法得到电压高于输入电压的输出。73.1概述

1.线性电源与开关电源

开关直流电源的开关状态是通过三极管的截止与饱和导通实现的，饱和导通时电阻很小，因此即使电流较大，发热也不严重。

优点：转换效率较高，输入输出之间的电压差可以较大，芯片发热小。

不足：电路较复杂，存在高频电压，容易引入额外的干扰与噪声，若处理不好，会对模拟电路产生较大干扰，影响测量精度。83.1概述

2.隔离电源和非隔离电源

隔离电源是指电源的输入回路和输出回路之间没有直接的电气连接，它们之间是绝缘或高阻状态。隔离电源的优点在于，

（1）可以降低前端电源损坏，而损坏后级电路的情况。

（2）在工业测量与控制设备中，有时要求两个系统之间的电源地线隔离，如隔离地线噪声、隔离高共模电压等，采用带有隔离变压器的直流变换器，将两个电源之间隔开，使他们相互独立，从而实现两个系统之间的隔离。

（3）可以保护后级操作人员的安全。非隔离电源是输入和输出之间有直接的连接回路，如输入和输出之间存在共地等。隔离电源的体积较大，成本也较高。93.1概述

2.隔离电源和非隔离电源

隔离电源的实现方法，通过隔离变压器进行隔离。隔离变压器的输入回路和输出回路之间没有电气连接，每个回路有各自己的地电平，如图3-5所示。

常用的小功率隔离电源是隔离式DC/DC变换器。通常前级需要将直流转换为交流，然后通过变压器输出，再经整流、滤波后转变为直流，二个直流回路的地互不连接。

有一些集成芯片可以完成将直流转换为交流，但需要外加变压器和整流电路，得到隔离的直流输出，如LM25180、LM25184等，可以输入4.5V至42V的直流电压，输出电流可以高达4.1A。图3-5隔离电源原理103.1概述

3.电源的主要技术指标

电源的技术指标较多，这里只介绍几个主要的技术指标。（1）额定输入电压，电源的输入电压范围，如果是交流电还有电源的频率等。（2）额定输出电压，额定输出电压是电原正常工作时输出电压的标称值，有些电源可能有两组及两组以上的输出端，可以有不同的输出电压标称值，例如24V、12V、5V等。（3）额定输出电流。额定输出电流是电源满载工作时输出电流的标称值，有些电源可能有两组及两组以上的输出端，可以有不同的输出电流标你值。例如12V/3A、5V1A等。（4）输出纹波（噪声）电压，理想的直流电源输出电压，应该是固定不变的。但通常都会在直流电压上叠加一些较小幅度的交流电压，这种交流电压称为纹波电压。纹波电压主要由来自输入的电网电压，对开关电源还来自于电路开关引起的高频交流电压。113.1概述

3.电源的主要技术指标（5）电压调整率或线性调整率，输入电压变化时，输出电压变化与额定输出电压的比值，通常用百分数表示，例如0.2%。该数值越小，表明输出电压的稳定度较高。

（6）电源抑制比PSRR（PowerSupplyRejectionRatio），PSRR反映了输入电压变化时，对输出电压变化的影响。

（7）电流调整率，也称为负载调整率，是指在额定输入电压时，由于负电流变化引起的输出电压变化量与额定输出电压的比值，通常用百分数表示，例如1.0%，该值越小表明电源的稳定度越高。

（8）电源效率，电源的效率是指输出功率与输入有功功率的比值，通常用百分数表示，例如80%，该数值越大，表明电源的输出效率越高，线性电源的效率最大在60％左右，典型的平均值在30-40％。开关电源的效率一般在80%以上，多数可以达到90%以上。123.2直流稳压电源设计

3.2.1线性稳压电源设计

智能仪器设计与应用中，电源可以分为外部电源与内部电源，外部电源是将市电（交流电）转换为直流电的电源，为整机提供电源。在工业与实验室应用中常用的是24V、±12V等。内部电源将外部电源提供的较高直流电压（如24V），转换为微控制器、数字电路、模拟电路需要的电压，如5V、3.3V、1.8V等。外部电源可以选用独立的电源产品，这类产品种类很多，电压、功率等差别较大，可以根据需要选择。独立电源的设计较复杂，属于一个专门的学科，有很多文献可以参考，也可以选用现成的产品，因此这里不作介绍，这里只介绍智能仪器设计中，需要根据具体应用设计的内部电源。133.2直流稳压电源设计

3.2.1线性稳压电源设计

三端稳压器是常用的线性集成稳压器，具有电路简单、成本低的优点，得到广泛应用。早期常用的是78系列三端稳压器，该系列稳压器要求输入电压比输出电压至少高出2V~3V以上，否则无法工作。但在一些应用中，这样的条件无法满足，如5V转3.3V，输入与输出之间的电压差只有1.7V，78系列稳压器无法使用。近年来出现的LDO（lowdropoutregulator）三端稳压器，是一种低压差线性稳压器，输入电压与输出电压之间的电压差可以更低，一般只要大于1.2V即可正常工作，使用更加方便，得到广泛应用。

LDO线性稳压器种类有很多，比较有代表性的是W78系列、1117系列，有固定输出电压型如1.8V，2.5V，3.3V和5V等，也有可调输出电压型，通过外加电阻可以调节输出电压大小。最大输出电流在1A左右。LDO线性稳压器与78系列的电路连接类似，使用方便。图3-6给出了1117系列LDO线性稳压器的引脚与一种典型连接电路。143.2直流稳压电源设计

3.2.1线性稳压电源设计图3-61117系列LDO线性稳压器的引脚与连接电路图3-71117系列LDO线性可调稳压器的连接电路153.2直流稳压电源设计

3.2.1线性稳压电源设计

LDO线性稳压器的输入电压应高于输入电压1.2V以上，但不易过大，一般输出电压高时，输入电压也可以高一些，如有些5V电压输出的芯片，输入电压小于15V，有些3.3V电压输出的芯片输入电压要求小于6V等，因此需要根据输出电压大小与芯片类型确定最大输入电压，输入电压与输出电压差大时，芯片温升会比较大。

对双电源如±12V,需要采用带抽头的变压器输出后，经整流和线性变换后得到，如图3-8是利用7812和7912输出双电源如±12V的一种参考电路。图3-8正负双线性电源电路163.2直流稳压电源设计

3.2.2开关型稳压电源设计

线性电源的电流输出能力较弱，存在发热现象，在输入、输出压差较大时，发热会更严重，线性电源的输出电压比输入电压低，无法得到电压高于输入电压的输出。因此在一些应用中常用直流开关稳压电源。

常用的直流开关稳压电源是集成直流开关稳压器，具有其体积小，电路简单等优点，常被用于设计内部电路的小功率开关直流稳压电源。集成开关直流稳压器类型较多，总体上有DC/DC降压型（Buck型）、DC/DC升压型（Boost型）、DC/DC升压/降压型（Buck/Boost型，极性反转型）和电荷泵型几类，这里只简单介绍它们的结构与原理。173.2直流稳压电源设计

1.降压式DC/DC变换器

降压式DC/DC变换器(BuckConverter)，或Buck变换器，是常用的一种DC/DC变换器。降压式变换器能将较高的直流电压，变换为较低的直流电压，例如将24V电压变换成12V或5V电压，降压式变换器的损耗低，效率很高，得到广泛应用。183.2直流稳压电源设计

1.降压式DC/DC变换器图3-9降压式DC/DC变换器

降压式DC/DC变换器的原理如图3-9所示，图中VI为直流输人电压，VT为功率开关管，VD为续流二极管，L为输出滤波电感（或储能电感），C为输出滤波电容，Vo为直流输出电压，RL为外部负载电阻。脉宽调制器(PWM)用来控制功率开关管VT的导通与关断，是变换器的控制核心。VT工作于饱和导通与截止二种状态，导通时电阻很小，所以不会有大的温度升高。当VT导通时VI为电容C充电，并给负载提供电压，由于L的存在，电压会低于VI，当VT断开时，电感和电容继续为负载提供电压，选择合适的电感和PWM波的占空比，可以使输出电压达到预设值。193.2直流稳压电源设计

2.升压式DC/DC变换器

升压式DC/DC变换器，简称升压式变换器（BoostConverter），或Boost变换器，也是常用的一种DC/DC变换器。升压式变换器能将较低的直流电压变换成较高的直流电压，例如将1.5V或3.7V电压变换成12V或5V电压。升压式变换器也具有损耗小，效率高的优点，主要应用于由电池供电的设备，其中需要的工作电压比电源电压高的场合。203.2直流稳压电源设计

2.升压式DC/DC变换器图3-10升压式DC/DC变换器

升压式DC/DC变换器的原理如图3-11所示。图中输入为直流电压，VT为功率开关管，VD为续流二极管（也称升压二极管)，L为储能电感（也称升压电感），C为输出滤波电容，Vo为直流输出电压，RL为外部负载电阻，脉宽调制器（PWM）用来控制功率开关管VT的导通与关断，是变换器的控制核心。闭合开关会引起通过电感的电流增加。断开开关会使电流通过二极管流向电容。由于VT断开而在电感上感应的电压与输入电压串联，从而产生比输入电压高的电压。需要根据需要设计PWM波的点空比。213.2直流稳压电源设计

3.降压/升压式变换器的工作原理降压/升压式DC/DC变换器，简称降压/升压式变换器（Buck-BoostConverter），或称为Buck-Boost变换器，也是一种基本的DC/DC变换器，其输出电压大小（电压的绝对值）可大于也可小于输入电压，因此称为降压/升压式变换器，该变换器的输出电压与输入电压极性相反，因此也称为极性反转式变换器。例如将5V或12V电压变换成-5V或-12V电压。主要应用于需要电源极性变换及由电池供电的便携式设备中。223.2直流稳压电源设计

3.降压/升压式变换器的工作原理

降压/升压式DC/DC变换器的拓扑结构如图3-11所示。其中VI为直流输人电压，VT为功率开关管，VD为续流二极管，L为储能电感，C为输出滤波电容，它们的值都很大。Vo为直流输出电压，RL为外部负载电阻，脉宽调制器(PWM)用来控制功率开关管VT的导通与关断，是变换器的控制核心。Buck/Boost变换电路可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成。

当开关VT导通时，电感L通电并储存电能，同时滤波电容C中的电能向负载RL供电。当开关VT断开时，电感中储存的能量向电容C充电，并给负载RL提供电能。可以看出，负载电压极性为上负下正，与电源极性相反，因此也称为极性反转型电压变换器。图3-11降压/升压式DC/DC变换器233.2直流稳压电源设计

4.电荷泵型DC/DC变换器（ChargePumpConverter）

电荷泵变换器，主要用于升压输出（倍压输出），以及负压输出，即电压反转输出，称为电压反转电荷泵（InvertingChargePump）。电荷泵电路简单，效率一般在60-80%之间，也可以达到90%左右。但由于电荷泵采用电容进行储能，而电容储能不会很大，电容大时充电时间也较长，因此电荷泵变换器的功率不会很大，电压多在12V以内，电流一般在100mA以下，当负载电流较大时，电压会有一定下降。电荷泵变换器多用于电池供电，需要升压，或需要双电源（如±5V）供电的应用中。243.2直流稳压电源设计

4.电荷泵型DC/DC变换器（ChargePumpConverter）

电荷泵变换器的基本结构由4个CMOS开关和2个电容构成，另外还有稳压电路等。开关集成在芯片内，电容一般外接。如图所示为电荷泵DC/DC变换器反相输出基本结构。开关按顺序切换可以反转输入电压，S1和S3闭合，S2和S4断开时，C1充电至电源电压VI。然后S1和S3断开，S2和S4闭合，C1给C2充电，在多个循环之后，C2两端的电压将被泵送到VI。由于C2的正极接地，则负极的输出为−VI，当C2上无负载，开关无电能损失，电容器中没有损耗时，输出电压为−VI。图3-12极性反转型电荷泵变换器253.2直流稳压电源设计

4.电荷泵型DC/DC变换器（ChargePumpConverter）

升压电荷泵变换器的原理如图3-13所示，开始S1和S4闭合，S2和S3断开，C1充电至电源电压VI。然后S1和S4断开，S2和S3闭合，VI与C1上的电压串联后给C2充电，在多个循环之后，C2两端的电压将被泵送到2VI。当C2上无负载，开关无电能损失，电容器中没有损耗，输出电压为2VI。也可以通过稳压电路，输出不大于2VI的直流输出。

电荷泵的开关频率根据类型不同，从几十kHz到数MHz。极性反转式转换器和电荷泵变换器的输出直流功率比较小，如果输出电流较大时，则输出电压会低于额定电压。

目前有多种芯片可以实现电压反转输出与倍压输出。图3-13倍压型电荷泵变换器263.2直流稳压电源设计

5.开关直流稳压电源设计

根据上述DC/DC变换器原理实现的集成稳压器，可用于开关直流稳压电源设计，简化了小功率电源的设计，降压型、升压型、升压/降压型需要外加电感，体积稍大一些，电荷泵型需要外加电容器，体积小一些。

LM2596是一款降压式（StepDown）DC/DC变换器，开关频率为150kHz，输出电压有3.3V、5V、12V和电压可调型4种，最大输出电流为3A。输出电压最大为40V。可调电压型电压范围为1.2-37V。需要外加一个电感、一个肖特基二极管和几个电容器。转换效率与输出电压大小有关，在70%-95%之间，输出电压低时效率低一些，例如输出电压为3.3V时效率约75%，12V时为90%左右。图3-14给出了LM2596-5引脚与连接电路。

图3-14LM2596-5引脚与连接电路273.2直流稳压电源设计

5.开关直流稳压电源设计

对于电压可调型LM2596-ADJ需要通过2个电阻进行分压，调整输出电压的大小。图3-15给出了LM2596-ADJ的连接电路。输出电压VOUT=1.23V(1+R2/R1)，其中R1=1kΩ，R1=根据输出电压的值确定。电感的大小需要根据输出电压的大小和最大输出电流选择，当输出电压高和最大输出电流大时，电感大小应增加，在22μH-68uH之间。图3-15LM2596-ADJ的连接电路283.2直流稳压电源设计

5.开关直流稳压电源设计

电荷泵型DC/DC变换器只需外加几个电容和电阻即可。MAX669是一种电压反转型电荷泵变换器，输出电压通过外加电阻设定，最大输出电流200mA，开关频率2MHz，电压输入范围为2.7V到5.5V之间，输出电压为-2.5V到-VIN之间可设置，具有短路和温度保护功能。如图3-16给出了电荷泵型变换器MAX669的引脚与连接电路。输出电压为VOUT=-VREF(R2/R1)，VREF，可以接VIN或其它基准电压。另外还有LM2776、LT1054、ICL7660等。

图3-16电荷泵型变换器MAX669的连接电路293.3基准电压源设计

3.3.1基准电压源原理

基准电压源（VoltageReference）是智能仪器设计中，最常用的电压标准，要求精度高、稳定性好，基准电压源常常用做定量测量时的比较标准，要有高的电压稳定度，能够保持长期恒定，受环境温度、电源电压、负载等影响小，且随时间变化小。

其特征是（1）输出电压温度漂移小；（2）电源抑制比PSRR（PowerSupplyRejectionRatio）大；（3）受负载变化影响小；（4）时间漂移小，比一般电源具有更高的精度和稳定性。

主要应用于（1）模数转换、数模转换电路；（2）系统误差校准；（3）电压检测门限；（4）控制电路电压基准；（5）线性稳压电源和开关稳压电源源等。

基准电压源在原理上有2种类型，一是齐纳二极管型（Zenerdiode），二是带隙型(Bandgap）。303.3基准电压源设计

3.3.1基准电压源原理

从应用方式上分串联基准电压源和并联基准电压源。串联基准电压源与负载串联连接，并联基准电压源与负载并联连接，并联基准电压源是通过分流方法改变负载电流，因此也称为分流式电压基准源（ShuntVoltageReference）。串联基准电压源和并联基准电压源只是的应用方式上的不同，它们的原理可以是齐纳二极管型或带隙型，目前集成的基准电压源芯片，无论串联的还是并联的，基本都是带隙型。以下介绍这两种基准电压源的工作原理。313.3基准电压源设计

1.基准电压源原理

（1）齐纳二极管基准电压源原理

齐纳二极管（Zenerdiode）,也称为稳压二极管。是利用PN结反向击穿时，电流可以在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的具有稳压作用的二极管。齐纳二极管的电压类别有很多，从2V左右到近200V。实际上当击穿电压低于5伏时，耗尽区非常薄，主要是齐纳击穿。当击穿电压高于5伏左右时，主要是雪崩击穿。相应的二极管称为齐纳二极管和雪崩二极管，但通常都称为齐纳二极管。齐纳二极管的型号比较多，如2.7V、3.0V、3.3V、5V、…、24V等，功率为0.5W、1W等。

单一的齐纳二极管由于电压温漂比较大，因此在精密测量中应用较少，主要用在一些电源设计中。多数并联基准电压源的原理是带隙型，但其性质和用法与齐纳二极管类似，因此这里介绍一下齐纳二极管的特点与应用。齐纳二极管是最基本的电压基准，是典型的并联稳压结构。323.3基准电压源设计

1.基准电压源原理

（2）齐纳二极管的主要参数Vz—稳定电压。指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。Iz—稳定电流。指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值，一般是一个区间。低于区间下限时，稳压管虽可以稳压，但稳压效果会变差，高于区间上限时，只要不超过额定功耗限制，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但功耗变大。Ctv—电压温度系数(TemperatureCoefficient)。稳定电压受温度影响的参数。Rz—动态电阻。指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一般是工作电流愈大，动态电阻则愈小。Pz—额定功耗。由芯片允许温升决定，其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。333.3基准电压源设计

1.基准电压源原理

（3）齐纳二极管稳压电路齐纳二极管应用时需要串联一个电阻，以限制最大电流。负载与二极管并联。如图3-17给出了齐纳二极管的稳压电路，其中VI为输入电压，R1为限流电阻，DVz为齐纳二极管，RL为负载，VREF为基准电压输出。图3-17齐纳二极管稳压电路343.3基准电压源设计

2.带隙基准电压源(Bandgapvoltagereference)原理

带隙基准电压源的基本原理是通过外加电路，补偿单个PN结电压存在的温度漂移，带隙是指在温度为0K时，硅材料禁带宽度的等效电压值，大小为1.206V，通过温度补偿后的电压输出恰好等于这一电压值，其大小与温度无关，因此具有很好的稳定性，所以用作电压基准，不受温度变化影响，得到广泛应用。根据这一电压基准，通过电路变换得到大小不同的基准电压源。图3-18带隙基准电压源原理图353.3基准电压源设计

2.带隙基准电压源(Bandgapvoltagereference)原理

带隙基准电压源的基本原理是通过外加电路，补偿单个PN结电压存在的温度漂移，带隙是指在温度为0K时，硅材料禁带宽度的等效电压值，大小为1.206V，通过温度补偿后的电压输出恰好等于这一电压值，其大小与温度无关，因此具有很好的稳定性，所以用作电压基准，不受温度变化影响，得到广泛应用。根据这一电压基准，通过电路变换得到大小不同的基准电压源。图3-18带隙基准电压源原理图

其中对于硅材料Vg=1.206V为带隙电压，与温度无关。k和q分别为玻尔兹曼常数与电子的电量，A1和A2分别为PN结面积。ɑ为温度系数，通过改变R1和R2的大小可以使VREF式中后二项的和为零，从而使VREF=Vg2

363.3.2基准电压源设计

2.带隙基准电压源(Bandgapvoltagereference)原理

集成基准电压源，具有电路简单、精度高的优点，集成基准电压源原理多为带隙型，芯片内部集成带隙内核，然后通过其它电路变换，实现不同的基准电压输出，主要有两种，一种是并联基准电压源，一种是串联基准电压源。

并联与串联指的是基准电压源与负载之间是并联关系还是串联关系。并联电压基准源一般只有二个引脚，和稳压二极管类似，使用时与负载是并联关系。串联基准电压源一般有三个引脚，与三端线性稳压器类似，应用时与负载串联在电路中。

基准电压源无论是并联型还是串联型，主要是带隙型的，下面分别介绍集成并联型和串联型基准电压的电路设计。373.3.2基准电压源设计

2.带隙基准电压源(Bandgapvoltagereference)原理

1.并联基准电压源电路设计并联电压基准源，虽然是带隙型，但从外部看，使用方法与齐纳型稳压管应用方法类似。并联型基准电压源型号有很多，如TL431/432系列、LM4040/LM4050系列等，LM4040是TI公司生产的一种串联型基准电压芯片，电压输出有2.048V，2.5V，3V，4.096V，5V，8.192V和10V几种，最大温度系数有0.1%，0.2%，1.0%，0.5%之分，温度漂移为100ppm/℃-150ppm/℃。输出噪声电压为35μVRMS。工和电流为45μA-15mA。图3-19LM4040的引脚图3-20LM4040的电路连接38393.3.2基准电压源设计

1.并联基准电压源电路设计39

并联型基准电压源的电路，需要确定限流电阻RS的值，限流电阻RS确定了总的电流。IZ通常在手册中给出一个范围，如LM4040的最小工作电流约为0.1mA，而最大电流可以到15mA，推荐的电流范围为0.5-1mA之间。限流电阻要保证IZ在合理范围内，同时还要保证负载对电流的要求，主要考虑极端情况。3.3.2基准电压源设计

1.并联基准电压源电路设计例：已知LM4050-2.5V的输入电压VS=5V，稳定电压VZ=2.5V，稳定电流取1mA到10mA之间（手册为45μA-15mA，推荐最小值为0.5-1mA），负载电流VL在2.5mA到4mA之间，计算限流电阻RS。解：VS=5V是固定值，负载电流是变化的，代入上式这里取RS=470Ω。403.3.2基准电压源设计

可调型并联稳压器电路

TL431/432系列是三端可调型并联稳压器，使用时可以通过二个电阻设定输出参考电压。图3-21给出了可调并联型基准电压源TL431/432的引脚与电路。其中REF脚的电压为固定值2.5V，输出电压为VKA=VREF（1+R1/R2）

图3-21可调并联型基准电压源TL431/432的引脚与电路413.3.2基准电压源设计

2.串联基准电压源电路设计

串联型基准电压源类似于三端稳压器，引脚一般有三个，输入电压、输出电压和地，使用时与负载之间为串联关系。串联型基准电压源有很多类型，以下以LM4140为例说明。

LM4140系列基准电压源为带隙型，可以低压差工作，输出电压有1.024V,1.25V,2.048V,2.5V,和4.096V几种，温度系数为A、B、C三级，分别为3ppm、6ppm、10ppm/℃,初始精度为0.1%，最大输入电压为5.6V，工作电流最大为12mA，短路电流为40mA。长期稳定性为60ppm/1000小时。

图3-22LM4140的引脚与电路连接423.4基准电流源设计