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    光耦开关电源电路图大全(光电耦合器/可控精密
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  •   发布日期: 2018-09-20  浏览次数: 2,630

    光耦开关电源电路图(一)

    在开关电源中电源反馈隔离电路由光电耦合器如PC817以及并联稳压器TL431所组成,其典型应用如图3所示。当输出电压发生波动时,经过电阻分压后得到取样电压与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较,在阴极上形成误差电压,使光耦合器件中的LED工作电流生产相应的变化,在通过光耦合器件去改变TOPSwitch控制端得电流大小,进而调节输出占空比,使Uo保持不变,达到稳压目的。

    光耦开关电源电路图大全(光电耦合器/可控精密稳压源)

    图3

    反馈回路中主要元件的作用及选择:R1R4R5主要作用是配合TL431和光耦合器件工作,其中R1为光耦的限流电阻,R4及R5为TL431的分压电阻,提供必须工作电流以完成对TL431保护。

    光耦开关电源电路图(二)

    电源反馈隔离电路由光电耦合器PC817以及并联稳压器TL431 所组成,如图1所示,其中R2为光耦的限流电阻,R3 及R4 为TL431 的分压电阻,C1 作为频率补偿之用。光电耦合器的限流电阻R2 可由下式求得

    光耦开关电源电路图大全(光电耦合器/可控精密稳压源)  式1

    其中 VF 为二极管的正向压降, IF 为二极管的电流。

    若PC817 之耦合效率为η ,则所产生的集极电流IC 会与IF 之间关系式为:

    IC =η . IF  式2

    此时反馈电压信号为:

    Vf =Ic .R1    式3

    输出电压Vo ,则由TL431内部2.5V之参考电压求得:

    光耦开关电源电路图大全(光电耦合器/可控精密稳压源)

    光耦开关电源电路图大全(光电耦合器/可控精密稳压源)

    光耦开关电源电路图(三)

    应用原理

    输出电压取样由R3与R4完成,TL431参考极接R3与R4之间,输出为5V时,TL431的参考极为2.5V,阴极电流稳定,当电源电压发生变化时,比如上升,则TL431参考极电压大于2.5V,则阴极电流增加,与此同时,光耦的LED电流增加,由于采用的是线性光耦,故光耦的输出电流也增加,TOP414G的C极电流增加后使得占空比降低,从而使得输出端电压降低,同时光耦的LED电流下降,当输出端电压降低到5V以下时,TL431参考极电压低于2.5V,阴极电流为0,光耦不工作,TOP414G的C无电流,他的占空比将上升以提高输出电压,由此实现负反馈稳压。

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    光耦开关电源电路图(四)

    TLP521的原边相当于一个发光二极管,原边电流If越大,光强越强,副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数,该系数随温度变化而变化,且受温度影响较大。作反馈用的光耦正是利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈,因此在环境温度变化剧烈的场合,由于放大系数的温漂比较大,应尽量不通过光耦实现反馈。此外,使用这类光耦必须注意设计外围参数,使其工作在比较宽的线性带内,否则电路对运行参数的敏感度太强,不利于电路的稳定工作。

    通常选择TL431结合TLP521进行反馈。这时,TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压误差放大器(输出的电压进行误差放大比较,然后将取样电压经过光电偶合器反馈控制脉宽占空比,达到稳定电压的目的),所以在其1脚与3脚之间,要接补偿网络。

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    TL431是由德州仪器生产的可控精密稳压源,实物如图2-3所示。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从2.5V到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω,在很多应用中用它代替稳压二极管,例如,数字电压表,运放电路,可调压电源,开关电源等。图2-2所示为TL431引脚排列与使用连线图。

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    常见的光耦反馈第1种接法。Vo为输出电压,Vd为芯片的供电电压。com信号接芯片的误差放大器输出脚。注意左边的地为输出电压地,右边的地为芯片供电电压地,两者之间用光耦隔离。图2-3所示接法的工作原理如下:当输出电压升高时,TL431的1脚(相当于电压误差放大器的反向输入端)电压上升,3脚(相当于电压误差放大器的输出脚) 电压下降,光耦TLP521的原边电流If增大,光耦的另一端输出电流Ic增大,电阻R4上的电压降增大,com引脚电压下降,占空比减小,输出电压减小;反之,当输出电压降低时,调节过程类似。

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    高于反相端电位的形式,利用运放的一种特性—当运放输出电流过大(超过运放电流输出能力)时,运放的输出电压值将下降,输出电流越大,输出电压下降越多。因此,采用这种接法的电路,一定要把PWM(脉冲宽度调制)芯片的误差放大器的两个输入引脚接到固定电位上,且必须是同向端电位高于反向端电位,使误差放大器初始输出电压为高。

    图2-3所示接法的工作原理是:当输出电压升高时,原边电流If增大,输出电流Ic增大,由于Ic已经超过了电压误差放大器的电流输出能力,com脚电压下降,占空比减小,输出电压减小;反之,当输出电压下降时,调节过程类似。

    常见的第3种接法,如图2-4所示。与第一种基本相似,不同之处在于多了一个电阻R6,该电阻的作用是对TL431额外注入一个电流,避免TL431因注入电流过小而不能正常工作。实际上如适当选取电阻值R3,电阻R6可以省略。调节过程基本上同1接法一致。

    常见的第4种接法,如图2-4所示。该接法与第2种接法类似,区别在于com端与光耦第4脚之间多接了一个电阻R4,其作用与第3种接法中的R6一致,其工作原理基本同接法2。

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    反馈方式1、3适用于任何占空比(接通时间与周期之比)情况,而反馈方式2、4比较适合于在占空比比较小的场合使用。


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