并联稳压器可加快电源供应启动速度 - 电源技术 - 电子工程

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有些应用设计对系统的交换式电源供应提供电压输出的速度有更高要求，图1就是这类电源供应系统的自举升压（bootstrap）电路，亦称启动电路。在交换式电源的功率因子修正式（PFC）前置稳压器里，电路的脉冲宽度调变器（PWM）IC1会从缠绕在升压电感L2磁核心及二极管D1的辅助线圈L1上汲取正常操作所需的电源。


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2009-12-14 11:57:51 上传
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图1：在传统交换式电源供应的自举升压电路里，涓流充电电阻RT和电容CH会提供启动电源给脉冲宽度调变器与控制器IC1

电阻RT和电容CH共同组成一个涓流充电（trickle-charge）电路，负责提供电源给自举升压组件IC1，以便其正常运作。传统设计中的RT电阻值通常很大，让电路在提供所需的待机电流后，还能以小电流持续对电位保持电容CH充电，从而确保该电容在电源转换器开始操作前可供应足够的电力给PWM电路。这类电路的启动响应速度虽慢，但在正常操作情形下都不成问题。

若需加快系统的开机反应速度，设计人员可重新安排启动电路的并联稳压器以加快自举升压时间（图2）。自举升压电路是由电容CT、并联稳压组件D1（TL431）、二极管D3、晶体管Q1以及从RA到RD的电阻所构成。电源刚接通时，电容CT没有任何电荷，而PWM电源输入端的电压VAUX是由Q1和D1所构成的串联稳压器决定。


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图2：在这个改良后的自举升压电路里，晶体管Q1提供可靠的初始电流脉冲给电容CH，促使电路以更快的速度启动和提供电源输出

开机时，VAUX电压会上升到峰值电压VAUX_PEAK，其值是由电阻RA对RB的比值所决定。电容CT和电阻RC则会设定自举升压电路的截止时间和电压，以便保存电力。电阻RD提供偏压电流给并联稳压组件D1（TL431），而电阻RE会限制晶体管Q1的集极电流，确保它留在安全操作区。

设计电路时，首先根据下列公式选择电阻RA和RB，让峰值充电电压符合要求：


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其中VREF是TL431的内部参考电压。接着选择电阻RC，使并联稳压值低于辅助线圈所提供之额定VAUX电压（VAUX_NOMINAL）：


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最后选择电容CT，将自举升压时间TBOOT设为：


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这个电路如同图1所示，其中的二极管D2和辅助线圈L2会提供正常操作电源给IC1。

作者：德州仪器Michael O'Loughlin