PROM2PROM - кабинет для закупа электронных компонентов
РадиоЛоцман - Все об электронике

Параллельный регулятор решает проблемы запуска источника питания

Diodes TL431

Популярный и широко распространенный трехвыводной параллельный регулятор TL431 является весьма универсальным и гибким в применении компонентом. На Рисунке 1а показана внутренняя схема TL431, включающая прецизионный источник опорного напряжения, операционный усилитель и шунтирующий транзистор [1]. В типичном приложении параллельного регулятора напряжения два внешних резистора RA и RB задают величину стабилизированного выходного напряжения на нижнем конце нагрузочного резистора RS (Рисунок 1б).

Алкалиновые батарейки POWER FLASH – новая продукция в линейке поставок Компэл

Простая блок-схема (а) скрывает внутреннюю сложность микросхемы TL431
Рисунок 1. Простая блок-схема (а) скрывает внутреннюю сложность микросхемы TL431,
но для того, чтобы использовать TL431 в базовой схеме параллельного
регулятора (б), нужно всего три внешних резистора.

Для иллюстрации продемонстрируем, как TL431 и несколько внешних активных и пассивных компонентов могут использоваться в качестве маломощного вспомогательного источника питания для ШИМ контроллера импульсного преобразователя. В некоторых конструкциях импульсных стабилизаторов для питания ШИМ контроллера используется вспомогательная обмотка понижающего трансформатора. При небольших токах нагрузки мощности, подаваемой вспомогательной обмоткой на ШИМ контроллер, может быть недостаточно.

Например, схема преобразователя на Рисунке 2 получает питание для ШИМ контроллера IC1 от вспомогательной обмотки смещения, которая является частью трансформатора T1. Резистор RT и конденсатор CHOLD образуют цепь непрерывного подзаряда, обеспечивающую начальный запуск IC1. Для экономии энергии резистор RT ограничивает ток до минимального уровня, достаточного для того, чтобы зарядить CHOLD до напряжения VAUX. Как только схема запускается, она начинает работать так, как и следовало ожидать, выдавая выходную мощность в нагрузку, а вспомогательная обмотка и ее компоненты питают ШИМ контроллер.

ШИМ контроллер преобразователя напряжения питается от дополнительной обмотки.
Рисунок 2. ШИМ контроллер преобразователя напряжения питается от дополнительной обмотки.

Однако отключение выходной нагрузки уменьшает энергию, поступающую во вспомогательную обмотку смещения, сокращая заряд конденсатора CHOLD и вызывая выключение IC1, что, в свою очередь, нарушает стабилизацию выходного напряжения и приводит к неустойчивой работе источника питания. Маломощная схема источника смещения обеспечивает мощность, необходимую для запуска при небольшой нагрузке, а затем для экономии энергии отключается всякий раз, когда вспомогательная обмотка может отдать энергию, достаточную для питания ШИМ контроллера IC1 (Рисунок 3). В этой схеме последовательный стабилизатор включается при малой нагрузке и выключается, когда обмотка смещения способна сама снабжать энергией ШИМ контроллер, тем самым, экономя энергию под нагрузкой и повышая КПД преобразователя.

В этой усовершенствованной конструкции микросхема ШИМ контроллера IC1 получает питание от резистора RT при запуске, от вспомогательной обмотки при нормальной работе и от схемы параллельного регулятора IC2 и транзистора Q1 при работе с легкой нагрузкой.
Рисунок 3. В этой усовершенствованной конструкции микросхема ШИМ контроллера IC1 получает питание
от резистора RT при запуске, от вспомогательной обмотки при нормальной работе и от схемы
параллельного регулятора IC2 и транзистора Q1 при работе с легкой нагрузкой.

Резисторы с RA по RD, параллельный стабилизатор IC1, диод D1 и транзистор Q1 образуют регулируемый последовательный источник смещения, подключающийся при пониженной нагрузке. Номиналы этих компонентов выбираются так, чтобы уровень напряжения на эмиттере транзистора Q1 находился между напряжением выключения IC1 и номинальным значением напряжения VAUX, создаваемого выпрямлением выходного напряжения вспомогательной обмотки смещения. По сути, на вывод VCC микросхемы IC1 через проводное «ИЛИ» подается большее из двух напряжений: номинальное напряжение VAUX или напряжение на эмиттере транзистора Q1. Когда вспомогательная обмотка смещения и связанные с ней компоненты обеспечивают достаточное напряжение, эмиттер транзистора Q1 смещен в обратном направлении, и Q1 отключается для экономии энергии. И наоборот, контроллер получает питание от Q1, когда напряжение VAUX из-за малой выходной нагрузки падает ниже номинального значения. Обратите внимание, что схема по-прежнему должна включать резистор непрерывного подзаряда RT, потому что большинство ШИМ контроллеров имеют блокировку при пониженном напряжении.

При проектировании последовательного регулятора сопротивление резистора RC нужно выбрать таким, чтобы обеспечить достаточный рабочий ток для микросхемы IC2, а резистор RD должен поддерживать напряжение и ток коллектора транзистора Q1 в пределах его области безопасной работы. Сопротивления резисторов делителя RA и RB следует подобрать так, чтобы выходное напряжение последовательного регулятора было выше напряжения запуска IC1 и ниже номинального выходного напряжения выпрямителя на выходе вспомогательной обмотки. Блокировочный конденсатор CA должен минимизировать пульсации напряжения на микросхеме IC2.

При выборе сопротивлений делителя напряжения RA-RB можно воспользоваться следующей формулой:

Напряжение на эмиттере Q1 должно быть ниже номинального выпрямленного выходного напряжения вспомогательной обмотки смещения. В этой формуле VREF представляет номинальное напряжение внутреннего опорного источника параллельного регулятора IC2, равное 2.495 В, VAUX_NOM обозначает номинальную величину напряжения VAUX, а VD1 и VBE(Q1) – это падение напряжения на диоде D1 и прямое напряжение база-эмиттер транзистора Q1, соответственно.

Ссылка

  1. Michael O’Loughlin. Шунтовой регулятор служит недорогим операционным усилителем в источнике питания.

Материалы по теме

  1. Datasheet Diodes TL431
  2. Datasheet Texas Instruments UCC38C42D

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Shunt regulator eases power-supply-start-up woes

Десси
Россия
Транзистор BD676
ON Semiconductor
38,00 ₽
Кремний
Россия и страны СНГ
34VL02T/MNY
Microchip
по запросу
Corebai - АЦП, ЦАП, ОУ, интерфейсы и другие аналоговые микросхемы поступили на склад
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя