Шунтовой регулятор ускоряет запуск источника питания

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2020

Michael O'Loughlin

EDN

В некоторых приложениях может потребоваться, чтобы напряжение импульсного источника питания системы поступало на схему быстрее, чем от обычного источника питания. Такая ускоряющая схема, или схема запуска, показана на Рисунке 1. Микросхема IC₁ предварительного регулятора корректора коэффициента мощности получает свое обычное рабочее питание от дополнительной обмотки L₁, намотанной на сердечник повышающего дросселя L₂, и диода D₁.

Рисунок 1.	В обычной схеме запуска импульсного преобразователя начальное питание микросхемы контроллера IC1 обеспечивают резистор и конденсатор капельного подзаряда RT и CH.

Резистор R_T и конденсатор C_H образуют схему капельного подзаряда, которая в нормальном режиме работы питает цепи запуска. В традиционных конструкциях R_T имеет высокое сопротивление, ограничивающее ток до уровня, которого хватает только для того, чтобы обеспечивать ток покоя микросхемы и подзаряд конденсатора C_H, который накапливает достаточно энергии для питания IC₁ до тех пор, пока преобразователь напряжения не начнет работу. В нормальных условиях медленный отклик схемы не создает проблем.

Если требуется более быстрая реакция на включение питания, можно сократить время запуска, реконфигурировав шунтовой регулятор запуска (Рисунок 2). Схема запуска здесь образована конденсатором C_T, микросхемой шунтового регулятора D₁, диодом D₃, транзистором Q₁ и резисторами от R_A до R_D. В стационарном режиме конденсатор C_T не хранит заряда, а последовательный регулятор, образованный Q₁ и D₁, определяет напряжение на входе питания V_AUX микросхемы IC₁.

Рисунок 2.	В этой усовершенствованной схеме запуска конденсатор CH заряжается мощным начальным импульсом тока, который формируется транзистором Q1 и обеспечивает более быстрый запуск источника питания.

При включении напряжение V_AUX достигает своего пикового значения V_{AUX_PEAK}, определяемого соотношением сопротивлений резисторов R_A и R_B. Конденсатор C_T и резистор R_C сохраняют энергию, устанавливая время выключения и напряжение схемы запуска. Резистор R_D задает ток, питающий регулятор D₁. Микросхема шунтового регулятора и резистор R_E, ограничивая ток коллектора, удерживают транзистор Q₁ в пределах области безопасной работы.

Конструирование схемы начнем с выбора резисторов R_A и R_B, которые определяют пиковое напряжение зарядки в соответствии со следующим выражением:

где

V_REF – напряжение внутреннего опорного источника микросхемы TL431;
V_D3 – напряжение на диоде D₃;
V_BE – напряжение база-эмиттер транзистора Q₁.

Далее выбираем резистор R_C, чтобы выходное напряжение шунтового регулятора V_AUX сделать ниже номинального значения V_{AUX_NOM}, вырабатываемого дополнительной обмоткой.

Выбираем емкость конденсатора C_T, чтобы установить время запуска T_BOOT, используя формулу:

Как и в схеме на Рисунке 1, диод D₂ и вспомогательная обмотка L₂ обеспечивают нормальное рабочее питание микросхемы IC₁.

1. Datasheet Texas Instruments UC3853N
2. Datasheet Texas Instruments TL431A