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RbiasRz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)。
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)
低功耗PWM偏置电源：
在某些电源中，PWM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。
通过电阻器Rd的Ra以及二极管D1、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。
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。
评论