三端稳压器的应用归纳

1、三端稳压器的应用归纳W7800 基本应用电路如上图所示，电路中Ci的作用是消除输入连线较长时其电感效应引起的自激振 荡，减小纹波电压。在输出端接电容Co是用于消除电路高频噪声。一般Ci选 用0.33卩F, Co选用0.1UF。电容的耐压应高于电源的输入电压和输出电压。若 Co 容量较大，一旦输入端断开， Co 将从稳压器输出端向稳压器放 电，易使稳压 器损坏。因此，可在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，起保护作用。W7800 扩大输出电流的稳压电路若所需输出电流大于稳压器标称值时，可采用外接电路来扩大输出电流，如下图 所示。-种输出电流扩展电路W7800 输出电压可调的稳压电路如下图所示为利用三端稳压器构成的输出电压可调的稳压电路改变R2滑动端位置，可调节UO的大小。种输出电压可调的稳压电路电路缺点：三端稳压器作为稳压器件，又为电路提供基准电压。其主要缺点是当 公共端电流IW变化时将影响输出电压。因此，实用电路中加电压跟随器将稳压 器与取样电阻隔离，如下图所示。ohb输出电压可调的实用稳压电路图中电压跟随器的输出电压等于其输入电压，也等于三端稳压器的输出电压 ， 其输出电压的范

2、围为可以根据输出电压的调节范围及输出电流大小选择三端稳压器及取样电阻。正、负输出稳压电路W7900系列芯片是一种输出负电压的固定式三端稳压器，输出有-5V、-6V、-9V、 -12V、-15V、-18V和-24V七个电压档次，并且也有1.5A、0.5A和0.1A三个电 流档次，如下图所示。W7800DjAczz 2 亚PgW7900正、负输岀稳压电路两只二极管起保护作用，正常工作时均处于截止状态。若 W7900 的输入端未接入 输入电压，W7800的输出电压将通过负载电阻接到W7900的输出端，使D2导通, 从而将W7900的输出端钳位在0.7V左右,保护其不至于损坏；同理,D1可在W7800 的输入端未接入输入电压时保 护其不至于损坏。W117 基准电压源电路如上图所示是由W117组成的基准电压源电路，输出端和调整端之间的电压是非 常稳定的电压，其值为1.25V。输出电流可达1.5A。典型应用电路可调式三端稳压器的主要应用是要实现输出电压可调的稳压电路。其典型应用电 路如图所示。输出电压为为了减小R2上的纹波电压，可在其上并联一个10“F电容C。但是，在输出短 路时，C将向稳压器调整

3、端放电，并使调整管发射结反偏，为了保护稳压器，可 加二极管D2,提供一个放电回路，如图下所示，D1在输入端短路时，起保护作 用。程序控制稳压电路在调整端加控制电路可以实现程序控制稳压电路，如下图所示。图中晶体管为电 子开关，当基极加高电平时，晶体管饱和导通，相对于开关闭合；当基极加低电 平时，晶体管截止，相对于开关断开。因此，图（a）所示电路可等效为图（b） 所示电路。ft?仍 ih Lh(a)电路组成fl： 山 i)2 Ds 佝)蒔效电路程序控制稳压电路四路控制信号从全部为低电平到全部为高电平，共有十六种不同组合；T1T4也 就有从全截止到全饱和导通，共有十六种不同的状态；因而 R2 将与不同阻值的 电阻并联，输出电压在不同控制信号下有十六个不同的数值。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

4、 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，又可用于快速宜举电路。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。TL4315=一Itl图1 -并联稳压器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。注释：方程式 1 建立在 Rbias Rz 的基础上。:r-.i圈2 - PWM反惯的运算放大器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

5、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 10 kHz。AVetrAVen-AVout(jxRe.kCe+1)斗呂总工乂 6誥C# * Cp+Cs乙2冷丄自举电路：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

6、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) 。Vref Vaus_peak 十 十 Vbe - Vref(3)=RbRa+Rb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。(书 & 、升巳f:-XRa +(Vr已f - Vau_noniin al)RbVal - Vref -IV电容器 C 设置自举时间 (Tboot) 。低功耗PWM偏置电源在某些电源中,WM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。

7、通过电阻器Rd的Ra以及二极管DI、D2,再加上晶体管Q1,它们构成了低功 耗偏置电源。低功耗偏置电源根据设置可调节电压,使其高于 PWM 的关闭电压, 又低于辅助绕组的额定电压(Vaux_nominal)。这就使晶体管Q1能作为二极管 或电路发挥作用。如果 PWM 由辅助绕组供电,那么 Vaux 电压将反向偏置,关 闭晶体管 Q1 而节约能量。如果由于能量不足 Vaux 电压下降,那么 Q1 就会变 成正向偏置,以向 PWM 控制器提供必需的能量。设置低通串联旁路稳压器并不困难。电阻器 Rc 的大小应刚好可以向 D1 提供偏 流,电阻器 Rd 的大小应刚好可以保证晶体管 Q1 不超出其 SOA 的范围,而电 阻器 Ra 和 Rb 的大小则应能够调节低功耗串联旁路稳压器的电压。这种低功耗 串联旁路稳压器提供的电压应设置为高于控制 IC 的启动电压,并低于辅助绕组 提供的额定电压 (Vaux_nominal)。以下方程式用于调节由 Ra 和 Rb 构成的电阻分压器。 Q1 发射极处设置的电压 应低于变压器T1二级绕组提供的额定辅助电压(Vaux_nominal)。Vref是并联 稳压器

8、D1 的内部参考电压。 Vd2 和 Vbeq1 分别是二极管 d2 和 Q1 基射极电 压的压降。Vref对-Vref -IV酚S=总结类似TL431的三端并联稳压器在许多应用中都大有用处。这种三端子器件既廉 价，功能又很多样化。这种稳压器经过配置，可在开关电源中实现 多种功能。 这种器件可用作基准精确度，也可作为廉价的运算放大器以进行反馈控制。这种 稳压器还可用于电源的快速自举，这与传统的方法不同。并联稳压器与 NPN 晶 体管配合使用，还能实现低功耗偏置电源，在轻负载条件下启动，而在辅助绕组 能够为 PWM 提供足够电力的时候关闭。三端集成稳压器的工作原理现以具有正电压输出的78LXX系列为例介绍它的工作原理。图1注 图中 R 由输出电流档次决定， R 由输出电压档次决定11 12电路如图1 所示，三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。下面对各部分电路作简单介绍。1）启动电路在集成稳压器中，常常采用许多恒流源，当输入电压V接通后，这些恒流源难以自行导通,以致输出电压较难建立。因此，必须用启动电路给恒流源的BJTT、T提供基极电流。启动

9、电路45由T、T、D组成。当输入电压V高于稳压管D的稳定电压时，有电流通过T、T，使T基极1 2 Z1 1 Z1 1 2 3电位上升而导通，同时恒流源T、T也工作。T的集电极电流通过D以建立起正常工作电压，4 5 4 Z2当 D 达到和 D 相等的稳压值，整个电路进入正常工作状态，电路启动完毕。与此同时， T 因发Z2 Z1 2射结电压为零而截止，切断了启动电路与放大电路的联系，从而保证T左边出现的纹波与噪声2不致影响基准电压源。2）基准电压电路基准电压电路由 T、 D 、 T、4 Z2 3Ri、R3及Di、D2组成，电路中的基准电压为式中V为D的稳定电压，V为T、D、D发射结（D、D为由发射结构成的二极管）的正Z2Z2BE31212向电压值。在电路设计和工艺上使具有正温度系数的 R、 R、 D 与具有负温度系数的 T、 D、 D12 Z2312发射结互相补偿，可使基准电压 V 基本上不随温度变化。同时，对稳压管 D 采用恒流源供电， REF Z2从而保证基准电压不受输入电压波动的影响。(3)取样比较放大电路和调整电路这部分电路由TT组成，其中T、T组成复合调整管；R、R组成取样电路；T、T和4 11 10 11 12 13 7 8T组成带恒流源的差分式放大电路；T、T组成的电流源作为它的有源负载。6 4 5T、R的作用说明如下：如果没有T、R，恒流源管T的电流I =I +I，当调整管满载时9 9 9 9 5 C5 C8 B10I最大，而I最小；而当负载开路时I=0, I也趋于零，这时

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