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電源設計中關于隔離型反饋光耦與TL431的難點解答

電源聯盟 ? 來源:未知 ? 作者:佚名 ? 2017-11-17 06:29 ? 次閱讀

我們在設計電源的時候,一般常用的隔離型的反饋也就是光耦+TL431,關于其調節這也是一個熱點和難點,在這個帖子中盡管沒有**的解答,但仍然是有學習的地方,因為在這方面我也遇到了好多問題,在此與大家分享一下

提問:

1.在計算各個電阻的時候, 計算R5和數字電阻的阻值時, 是要讓數字電阻分壓為2.5V么(TL431極限電壓)? 然后根據輸出電壓分壓計算??

2.我的輸出電壓變化范圍很大, 是從58V到320V之間的變化。 所以。。。 給TL431供電的反饋端是不是要用穩壓呀? 主要我是覺得, 當電壓變化時,TL431上是2.5V, 那么加在R3上的電壓一變化,電流就變化了呀,這樣反饋過去的電壓就變了呀。。。。

3.計算光耦三極管端參數(R1,R2)時, 按照論壇上大大們說的: 取光耦二極管端電流為1.5mA? 然后計算出原端電流,按照這一電流計算R1和R2,對嗎?

開關電源的穩壓反饋通常都使用TL431和PC817,如輸出電壓要求不高,也可以使用穩壓二極管和PC817,**公司生產的TL431一是一個有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref(2.5V)到36V范圍內的任何值(如圖2)。該器件的典型動態阻抗為0.2Ω,在很多應用中可以用它代替齊納二極管,例如,數字電壓表,運放電路、可調壓電源,開關電源等等。

其結構圖如下:

由圖可以看到,VI是一個內部的2.5V基準源,接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知,只有當REF端(同相端)的電壓非常接近VI(2.5V)時,三極管中才會有一個穩定的非飽和電流通過,而且隨著REF端電壓的微小變化,通過三極管的電流將從1到100mA變化。當然,該圖絕不是TL431的實際內部結構,所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設計、分析應用TL431的電路時,這個模塊圖對開啟思路,理解電路都是很有幫助的。

前面提到TL431的內部含有一個2.5V的基準電壓,所以當在REF端引入輸出反饋時,器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流,控制輸出電壓。當R1和R2的阻值確定時,兩者對Vo的分壓引入反饋,若Vo增大,反饋量增大,TL431的分流也就增加,從而又導致Vo下降。顯見,這個深度的負反饋電路必然在VI等于基準電壓處穩定,此時Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內的任意電壓輸出,特別地,當R1=R2時,Vo=5V。需要注意的是,在選擇電阻時必須保證TL431工作的必要條件,就是通過陰極的電流要大于1mA 。

R13的取值,R13的值不是任意取的,要考慮兩個因素:1)431參考輸入端的電流,一般此電流為2uA左右,為了避免此端電流影響分壓比和避免噪音的影響,一般取流過電阻R13的電流為參考段電流的100倍以上,所以此電阻要小于2.5V/200uA=12.5K. 2)待機功耗的要求,如有此要求,在滿足12.5K的情況下盡量取大值。TL431的死區電流為1mA,也就是R6的電流接近于零時,也要保證431有1mA,所以R17<=1.2V/1mA=1.2K即可。除此以外也是功耗方面的考慮,R17是為了保證死區電流的大小,R17可要也可不要,當輸出電壓小于7.5v時應該考慮必須使用,原因是這里的R17既然是提供TL431死區電流的,那么在發光二極管導通電壓不足時才有用,如果發光二極管能夠導通,就可以提供TL431?足夠的死區電流,如果Vo很低的時候,計算方法就改為R17=(Vo-Vk)/1mA(這里Vk=Vr-0.7=1.8v);當Vo=3.3V時R17 從死區電流的角度看臨界最大值R17=(3.3-1.8)/1mA=1.5k,從YL431限流保護的角度看臨界最小值為R17=(3.3-1.8)/100mA=15Ω。 當Vo較高的時候,也就是Vo大于Vk+Vd的時候,也就是差不多7.5v以上時,TL431所需的死區電流可以通過發光二極管的導通提供,所以這是可以不用R17。???

R6的取值要保證高壓控制端取得所需要的電流,假設用PC817(U1-B),其CTR=0.8-1.6,取低限0.8,要求流過光二極管的最大電流=6/0.8=7.5mA,所以R6的值<=(15-2.5-1.2)/7.5=1.5K,光二極管能承受的最大電流在50mA左右,TL431為100mA,所以我們取流過R6的最大電流為50mA,R6>(15-2.5-1.3)/50=226歐姆。要同時滿足這兩個條件:226

Ice是受二極管電流If控制的,我們通過PC817的Vce與If的關系曲線,可以正確確定PC817。當PC817二極管正向電流If在3mA左右時,三極管的集射電流Ice在4mA左右變化,而且集射電壓Vce在很寬的范圍內線性變化。符合控制要求。因此可以確定選PC817二極管正向電流If為3mA。再看TL431的要求。從TL431的技術參數知,Vka在2.5V-37V變化時,Ika可以在從1mA到100mA以內很大范圍里變化,一般選20mA即可,既可以穩定工作,又能提供一部分死負載。因此只選3-5mA左右就可以了。確定了上面幾個關系后,那幾個電阻的值就好確定了。

根據TL431的性能,R11、R13、Vo、Vr有固定的關系:Vo=(1+ R11/R13) Vr 式中,Vo為輸出電壓,Vr為參考電壓,Vr=2.50V,先取R13值,例如R13=10k,根據Vo的值就可以算出R11了。再來確定R6和R17。由前所述,PC817的If取3mA,先取R6的值為470Ω,則其上的壓降為Vr6=If* R6,由PC817技術手冊知,其二極管的正向壓降Vf典型值為1.2V,則可以確定R17上的壓降Vr17=Vr6+Vf,又知流過R17的電流Ir17=Ika-If,因此R17的值可以計算出來: R17= Vr17/ Ir17= (Vr6+Vf)/( Ika-If)根據以上計算可以知道TL431的陰極電壓值Vka,Vka=Vo’-Vr17,式中Vo’取值比Vo大0.1-0.2V即可。舉一個例子,Vo=15V,取R13=10k,R11=(Vo/Vr-1)R13=(12/2.5-1)*10=50K;取R6=470Ω,If=3mA,Vr6=If* R6=0.003*470=1.41V;Vr17=Vr6+Vf=1.41+1.2=2.61V;取Ika =20mA,Ir17=Ika-If =20-3=17,R17= Vr17/ Ir17=2.61/17=153Ω;TL431的陰極電壓值Vka,Vka=Vo’-Vr17=15.2-2.61=12.59V結果:R6=470Ω、R17=150Ω、R13=10KΩ、R11=50K。


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原文標題:【難點解析】關于光耦和TL431的問題

文章出處:【微信號:Power-union,微信公眾號:電源聯盟】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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