減少電源起動(dòng)時(shí)發(fā)生故障的并聯(lián)穩壓器

　　TL431是很多廠(chǎng)家供應的一種常用三端并聯(lián)穩壓器，在其應用中為設計師提供了多方面的功能。圖1a是TL431的內部電路，包括一個(gè)精密電壓基準、一個(gè)運算放大器，以及一個(gè)并聯(lián)晶體管（參考文獻1）。在典型的穩壓器應用中，用兩只外接電阻器R_A和R_B確定負載電阻器R_S 低端的并聯(lián)穩壓輸出電壓（圖1b）。按圖中方式，TL431 和少許外接有源、無(wú)源元件可以搭成一個(gè) SMPS（開(kāi)關(guān)電源）PWM（脈寬調制）控制器的低功耗輔助電源。在某些電源設計中，降壓變壓器上的輔助繞組為 PWM 控制器提供功率。在輸出輕載情況下，輔助繞組為 PWM 控制器提供的功率可能不足。例如，圖 2 中變換器電路從一個(gè)輔助偏置繞組 W_AUX 為 PWM 控制器提供能量，W_AUX 是變壓器 T₁ 的一部分。電阻器 R_T 和電容器 C_HOLD 構成一個(gè)涓流慢充電電路，為 IC₁ 提供起動(dòng)能量。為保存能量，電阻器 R_T 只為涓流充電電容器 C_HOLD 提供足夠電流，使之充至電壓 V_AUX。一旦電路起動(dòng)，它會(huì )按預期正常運行，為負載提供輸出功率，而輔助繞組及其元件則為PWM控制器供電。

　　但是，去掉輸出負載會(huì )降低供給輔助偏置繞組的能量，耗盡C_HOLD上的電荷，導致IC₁關(guān)斷，從而破壞輸出穩壓，使電源運行紊亂。圖3中，用一個(gè)低功耗的偏壓電路提供輕載起動(dòng)功率，而當輔助繞組能夠為 PWM 控制器IC₁提供足夠能量后，該偏壓電路關(guān)閉，以節省能量。本電路中，輕載條件下一個(gè)串聯(lián)穩壓器導通，而當偏置線(xiàn)圈可以為PWM控制器提供能量時(shí)則關(guān)斷，因而節省了正常負載時(shí)的能量，提高了變換器的效率。

　　電阻器R_A至R_D、并聯(lián)穩壓器 IC₁、二極管D₁以及晶體管Q₁共同構成一個(gè)輕載串聯(lián)穩壓偏置電源。選擇這些元件值時(shí)，要使Q₁射極電壓處于IC₁的關(guān)斷電壓與輔助偏置繞組整流輸出經(jīng)整流產(chǎn)生的標稱(chēng)電壓之間，即 V_{AUX_NOM}之間。實(shí)際上，IC₁的V_CC腳上的電壓允許接線(xiàn)OR方式，電壓較高：V_{AUX_NOM} 或晶體管 Q₁ 的射極電壓。當輔助偏置繞組及其元件能提供足夠能量時(shí)，Q₁ 的射極反偏，Q₁ 關(guān)斷以節約能量。反之，當由于輕輸出負載而使 V_AUX 降至 V_{AUX_NOM} 以下時(shí)，Q₁ 提供能量。要注意的是電路仍必須含有涓流充電電阻器 R_T，因為大多數 PWM 控制器都具有欠壓鎖定功能，能夠在高于標稱(chēng)電源電壓時(shí)起動(dòng)。

　　設計串聯(lián)穩壓器時(shí)，選擇電阻器 R_C 為 IC₂ 提供足夠的工作電流，而選擇電阻器 R_D 是為將 Q₁ 的集電極電壓與電流保持在安全工作區域內。選擇電阻器 R_A 和 R_B 將串聯(lián)穩壓器的輸出電壓設定為高于 IC₁ 的起動(dòng)電壓，并低于輔助繞組整流輸出提供的標稱(chēng)電壓。選擇旁路電容器 C_A 以減小 IC₂ 上的紋波電壓。

　　下式可用于對電阻器 R_A 和 R_B 構成的分壓器作調整：

　　Q₁ 射極上的電壓必須低于標稱(chēng)輔助電壓，后者由輔助偏置繞組提供。V_REF 為 IC₂ 的內部標稱(chēng)基準電壓，2.495V，而 V_D1 和 V_BE(Q1)則分別表示D₁的壓降和 Q₁ 的正向基極-射極電壓。

參考文獻
　　O'Loughlin, Michael, "Shunt regulator serves as inexpensive op amp in power supplies," EDN, Sept 15, 2005, pg 96.