三端稳压器的应用归纳

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0.33µF，Co选用0.1µF。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。

★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。

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。

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。

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10μF电容C。但是，在输出短路时，C将向稳压器调整端放电，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。

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；T1~T4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

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。

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10 kHz。

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)。

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)。

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。

电容器 C 设置自举时间 (Tboot)。