LM358 是一种双运算放大器，常被用于稳压电路设计中。本文将详细讲解 LM358 稳压电路的工作原理、设计方法、参数计算、应用场景、常见故障及其解决方法。我们将深入探讨其在不同稳压需求中的表现，并对其在稳压电路中的结构、参数调整以及实际应用中的注意事项进行详细分析。

1. LM358 运算放大器简介

LM358 是一种低功耗、双通道运算放大器芯片，具备较高的输入阻抗和低功耗特点。其电压增益可达 100dB，并且拥有 0-32V 的供电范围，常用于低功耗和低电压要求的电路设计中。LM358 还具有输入共模电压接地的能力，这使得它在单电源供电的应用中非常方便。

特性

• 双运算放大器结构，两个放大器共用一个芯片

• 输入共模电压范围较广

• 低功耗，非常适合电池供电的便携设备

• 输出可接近零电压，在单电源供电时也能达到良好的性能

2. LM358 稳压电路的工作原理

LM358 在稳压电路中主要起到检测输出电压、调节反馈信号的作用，从而控制输出电压稳定在设定值。常见的 LM358 稳压电路包括恒压稳压电路和恒流稳压电路。

恒压稳压电路

在恒压稳压电路中，LM358 通过对输出电压进行采样，将反馈信号输入到运算放大器的同相输入端。当输出电压由于负载变化而发生波动时，反馈信号将会与基准电压比较，产生相应的调节电压，来稳定输出电压。整个反馈过程快速而精确，能有效地抑制负载波动对输出电压的影响。

恒流稳压电路

恒流稳压电路主要用于需要恒定电流源的场合。通过在电流路径上串联检测电阻，LM358 监测电流变化，并将其与设定的基准电流进行比较。若电流超过设定值，LM358 会调整输出，从而控制电流保持恒定。

3. LM358 稳压电路设计方法

为了实现稳定输出的稳压电路，需要选择合适的分压电阻、反馈电阻和基准电压。以下是设计步骤：

（1）确定输出电压

首先确定稳压电路的目标输出电压。通常采用基准电压源，如 1.25V 或 2.5V 的基准电压二极管，配合电阻分压网络产生所需的输出电压。输出电压公式为：$V_{ ext{out}} = V_{ ext{ref}} imes (1 + frac{R_2}{R_1})$Vout=Vref×(1+R1R2)

（2）选择反馈电阻

反馈电阻的选择会影响到稳压电路的精度与稳定性。通常需要根据实际的输出电压和电流需求来确定反馈电阻的值，确保电路在各种负载条件下都能正常工作。

（3）设置基准电压

基准电压通常可以使用稳压二极管、TL431 等参考源。LM358 的输入阻抗较高，可以有效地检测基准电压，并将其与输出电压进行比较。

（4）增加补偿电容

在一些高频干扰较大的环境中，可以在反馈电阻上并联小电容，以增加电路的抗干扰能力，从而提高稳压性能。常用的电容值在几十纳法到几微法之间。

4. LM358 稳压电路的参数计算

在设计稳压电路时，准确计算反馈电阻、基准电压和输入电容非常重要。以下是参数计算方法：

输出电压计算

假设使用 1.25V 的基准电压，设计目标输出电压为 5V。选择反馈电阻$R_1 = 1kOmega$R1=1kΩ 和$R_2 = 3kOmega$R2=3kΩ，则输出电压为：$V_{ ext{out}} = 1.25 imes (1 + frac{3}{1}) = 5V$Vout=1.25×(1+13)=5V

电流检测电阻计算

若需设计一个恒流源，则需根据期望的恒定电流值$I_{ ext{out}}$Iout 选择电流检测电阻$R_s$Rs。假设希望输出电流为 100mA，基准电压为 1.25V，则电流检测电阻的值为：$R_s = frac{V_{ ext{ref}}}{I_{ ext{out}}} = frac{1.25V}{0.1A} = 12.5Omega$Rs=IoutVref=0.1A1.25V=12.5Ω

5. LM358 稳压电路的应用场景

LM358 在许多应用场景中都可以用作稳压控制器，例如：

（1）小型电源的稳压电路

LM358 低功耗的特点使其非常适合用于小型电源的稳压设计。例如，用于电池供电的低功耗设备中，通过 LM358 可以设计出一个输出稳定的直流电源。

（2）LED 恒流驱动

在 LED 照明设备中，LM358 可用于设计 LED 恒流驱动电路。恒流驱动可以确保 LED 的亮度稳定，延长其使用寿命。

（3）电池充电管理

LM358 可用于电池充电管理，特别是在简单的恒压充电场景中。通过控制充电电流和电压，确保电池充电的安全性和稳定性。

6. LM358 稳压电路的常见故障及解决方法

（1）输出电压不稳定

原因可能是反馈电阻选择不当，或者补偿电容值不合适。可以重新调整反馈电阻值，或者增加小电容以提高电路的抗干扰能力。

（2）电流波动较大

电流波动通常是由于输入电压不稳定或电流检测电阻选择不当造成的。可以选择更稳定的电源，或者使用精度更高的电阻。

（3）电路工作温度较高

LM358 的输出功率较小，但如果驱动较大负载时会产生一定的发热。可以在输出端增加散热片，或者降低输出电流以减少功耗。

7. LM358 稳压电路的优化建议

（1）增加保护电路

在输入端增加 TVS（二极管）保护，可以有效防止电源电压的突升对 LM358 的损害。

（2）提高反馈电阻的精度

选择 1% 精度的金属膜电阻，降低电阻的温漂，提高电路的稳定性。

（3）降低功耗

LM358 本身的功耗较低，但在某些便携式设备中对功耗有严格要求。可以选择工作在低频的电容，进一步降低整体功耗。

8. 结论

LM358 运算放大器稳压电路具有结构简单、成本低廉、性能稳定的特点，适用于多种稳压电路设计。在实际应用中，通过精确计算反馈电阻、合适的电流检测元件及合理的基准电压设置，可以有效提高稳压电路的效率和精度。对于不同应用场景，可以灵活调整参数，使 LM358 稳压电路满足多样化的应用需求。