電源設(shè)計(jì)中關(guān)于隔離型反饋光耦與TL431的難點(diǎn)解答

提問：

1.在計(jì)算各個(gè)電阻的時(shí)候， 計(jì)算R5和數(shù)字電阻的阻值時(shí)， 是要讓數(shù)字電阻分壓為2.5V么（TL431極限電壓）？ 然后根據(jù)輸出電壓分壓計(jì)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(wěn)壓呀？ 主要我是覺得， 當(dāng)電壓變化時(shí)，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(jì)算光耦三極管端參數(shù)（R1,R2）時(shí)， 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(jì)算出原端電流，按照這一電流計(jì)算R1和R2，對嗎？

開關(guān)電源的穩(wěn)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(wěn)壓二極管和PC817，**公司生產(chǎn)的TL431一是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值（如圖2）。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等等。

其結(jié)構(gòu)圖如下：

由圖可以看到，VI是一個(gè)內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反相輸入端。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端（同相端）的電壓非常接近VI（2.5V）時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)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(dāng)然，該圖絕不是TL431的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設(shè)計(jì)、分析應(yīng)用TL431的電路時(shí)，這個(gè)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(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)在REF端引入輸出反饋時(shí)，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(dāng)R1和R2的阻值確定時(shí)，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(dǎo)致Vo下降。顯見，這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在VI等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定，此時(shí)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(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當(dāng)R1=R2時(shí)，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時(shí)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(gè)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(jī)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(qū)電流為1mA，也就是R6的電流接近于零時(shí)，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(qū)電流的大小，R17可要也可不要，當(dāng)輸出電壓小于7.5v時(shí)應(yīng)該考慮必須使用，原因是這里的R17既然是提供TL431死區(qū)電流的，那么在發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓不足時(shí)才有用，如果發(fā)光二極管能夠?qū)?，就可以提供TL431?足夠的死區(qū)電流，如果Vo很低的時(shí)候，計(jì)算方法就改為R17=（Vo-Vk）/1mA（這里Vk=Vr-0.7=1.8v）；當(dāng)Vo=3.3V時(shí)R17 從死區(qū)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(hù)的角度看臨界最小值為R17=（3.3-1.8）/100mA=15Ω。 當(dāng)Vo較高的時(shí)候，也就是Vo大于Vk+Vd的時(shí)候，也就是差不多7.5v以上時(shí)，TL431所需的死區(qū)電流可以通過發(fā)光二極管的導(dǎo)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(shè)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?nèi)×鬟^R6的最大電流為50mA，R6>（15-2.5-1.3)/50=226歐姆。要同時(shí)滿足這兩個(gè)條件：226

而Ice是受二極管電流If控制的，我們通過PC817的Vce與If的關(guān)系曲線，可以正確確定PC817。當(dāng)PC817二極管正向電流If在3mA左右時(shí)，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(nèi)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(shù)參數(shù)知，Vka在2.5V－37V變化時(shí)，Ika可以在從1mA到100mA以內(nèi)很大范圍里變化，一般選20mA即可，既可以穩(wěn)定工作，又能提供一部分死負(fù)載。因此只選3-5mA左右就可以了。確定了上面幾個(gè)關(guān)系后，那幾個(gè)電阻的值就好確定了。

根據(jù)TL431的性能，R11、R13、Vo、Vr有固定的關(guān)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(jù)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(shù)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(jì)算出來： R17= Vr17/ Ir17= (Vr6+Vf)/( Ika－If)根據(jù)以上計(jì)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(gè)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(jié)果：R6＝470Ω、R17＝150Ω、R1３＝10KΩ、R1１＝50K。