三端并联稳压器TL431应用技巧

文章摘要： 众多半导体公司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。尽管上述电路在并联稳压器的产品说明书上没有说明，但却是非常有用的应用。 运算放大器：

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　众多半导体公司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。尽管上述电路在并联稳压器的产品说明书上没有说明，但却是非常有用的应用。
 

　　运算放大器：
 

注释：方程式1建立在Rbias<<Rz的基础上。

 
　　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。

　　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的示意图。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)。光耦合器的产品说明书一般不提供有关极点频率的信息。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。如欲了解详情，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)。

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