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三端并联稳压器的隐藏应用

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作者:Michael O’Loughlin时间:2005-09-01来源:EDN电子设计技术收藏
三端并联稳压器的隐藏应用
 
 引言
  众多均推出了三端并联稳压器 (three-terminal shunt regulator)。此类器件带有内部基准精确度、运算放大器及内部并联晶体管,以精确控制供电电压。图 1 给出了典型的电路应用。三端并联稳压器是廉价的半导体器件,除了并联稳压器以外,其还具备其他有用的电源设计应用。这种半导体器件可用作廉价的运算放大器,用于控制回路反馈。该器件还可同晶体管及无源组件协同使用,又可用于快速自举电路。此外,这种器件经过配置,还可作为低功耗辅助电源工作,在轻负载操作条件下为脉宽调制器 (PWM) 控制器供电。
  运算放大器:
  在设计包含 PWM 而不含电压放大器的电源设计时,系统设计人员可采用并联稳压器作为廉价的运算放大器。图 2 给出了这种应用的功能结构图。方程式 1 解释了这种补偿网络的小信号传输函数的数学原理。
  (1) 
  注释:方程式 1 建立在 Rbias << Rz 的基础上。
  我们可向电路添加光耦合器,以实现一定程度的电隔离 (galvanic isolation)。图3给出了隔离的反馈电路示意图。电阻器R1用于向光耦合器及TL431施加偏压。电阻器R3和二极管D1提供一个固定的偏置,以保证偏压电阻R1不会形成反馈路径。电阻器R1和 R2用于控制整个光耦合器上的增益。在大多数设计中,R2与R1之比大致设置为十比一。光耦合器带有高极点频率 (fp)。通过采用网络分析仪,我们会发现许多应用中的极点约为10kHz。



  自举电路:
  在开关电源设计中,脉宽调制器IC通常由辅助绕组供电,有关情况可参见图4。启动这种电路需要连续补充充电电阻(Rt)和吸持电容(Ch)。为了尽可能降低功耗,我们要让补充充电电阻尽可能大。吸持电容也应较大,因为它在电源开始开关之前都会向PWM提供能量。



  我们可用一支双极管和一些电阻器来配置并联稳压器,以加速自举时间,请参见图5。通过Rd的电气元件C、D1、Q1以及Ra构成自举电路。在上电时,电容器C将完全放电,而PWM电源输入处的电压(Vaux)将由串联旁路稳压器(series-pass regulator)决定,旁路稳压器则通过Q1及 D1控制。启动状态下的 Vaux 电压是其峰值电压 (Vaux-peak),其值由电阻器Ra和Rb之比决定。电容器C和电阻器Rcz则用于决定计时情况以及自举电路的关闭电压,从而节约能量。电阻器Rd为 TL431提供偏流,而电阻器Re则限制电流,以保证晶体管Q1处于安全的工作区域(SOA)。
  设置电路并不太困难。我们选择电阻器Ra和Rb来设置峰值充电电压 (Vaux-peak)。
  (3) 
  选择电阻器Rc来降低并联电压,使之低于额定的 Vaux电压(Vaux-nominal),该额定Vaux电压由辅助绕组提供。
  (4)
  电容器 C 设置自举时间 (Tboot)。
  (5)




  低功耗 PWM 偏置电源:
  在某些电源中,PWM 由类似图 4 所示电路的辅助绕组供电。这种电路的问题在于,在轻负载工作情况下,辅助绕组中存储的能量不足以给 IC 供电。电源的工作情况甚至会变得难以估计,因为 PWM 将不断开关。图 6 所示的电路给出了解决这种问题的办法,即采用串联旁路稳压器,在轻负载条件下启动,而在偏置绕组可以为 PWM 控制器供电情况下关闭。





关键词: 半导体公司

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