tl431反馈电路
在一般的隔离电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别，目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下，由于对光耦的工作原理理解不够深入，光耦接法混乱，往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理，并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。
1 常见的几种连接方式及其工作原理
常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。
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，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。
常见的光耦反馈第1种接法，如图1所示。图中，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，或者把PWM 芯片(如UC3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式，com信号则接到其对应的同相端引脚。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1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。
常见的第2种接法，如图2所示。与第1种接法不同的是，该接法中光耦的第4脚直接接到芯片的误差放大器输出端，而芯片内部的电压误差放大器必须接成同相端电位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 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3所示。与图1基本相似，不同之处在于图3中多了一个电阻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。调节过程基本上同图1接法一致。
常见的第4种接法，如图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。
2 各种接法的比较
在比较之前，需要对实际的光耦TLP521的几个特性曲线作一下分析。首先是Ic-Vce曲线，如图5，图6所示。
由图5、图6可知，当If小于5 mA时，If的微小变化都将引起Ic与Vce的剧烈变化，光耦的输出特性曲线平缓。这时如果将光耦作为电源反馈网络的一部分，其传递函数增益非常大。对于整个系统来说，一个非常高的增益容易引起系统不稳定，所以将光耦的静态工作点设置在电流If小于5 mA是不恰当的，设置为5～10 mA较恰当。
此外，还需要分析光耦的Ic-If曲线，如图7所示。
由图7可以看出，在电流If小于10 mA 时，Ic-If基本不变，而在电流If大于10 mA之后，光耦开始趋向饱和，Ic-If的值随着If的增大而减小。对于一个电源系统来说，如果环路的增益是变化的，则将可能导致不稳定，所以将静态工作点设置在If过大处(从而输出特性容易饱和)，也是不合理的。需要说明的是，Ic-If 曲线是随温度变化的，但是温度变化所影响的是在某一固定If值下的Ic值，对Ic-If比值基本无影响，曲线形状仍然同图7，只是温度升高，曲线整体下移，这个特性从Ic-Ta曲线(如图8所示)中可以看出。
由图8可以看出，在If大于5 mA时，Ic-Ta曲线基本上是互相平行的。
根据上述分析，以下针对不同的典型接法，对比其特性以及适用范围。本研究以实际的隔离半桥辅助电源及反激式电源为例说明。
第1种接法中，接到电压误差放大器输出端的电压是外部电压经电阻R4降压之后得到，不受电压误差放大器电流输出能力影响，光耦的工作点选取可以通过其外接电阻随意调节。
按照前面的分析，令电流If的静态工作点值大约为10 mA，对应的光耦工作温度在0～100℃变化，值在20～15 mA之间。一般PWM芯片的三角波幅值大小不超过3 V，由此选定电阻R4的大小为670Ω，并同时确定TL431的3脚电压的静态工作点值为12 V，那么可以选定电阻R3的值为560Ω。电阻R1与R2的值容易选取，这里取为27 k与4.7 k。电阻R5与电容C1为PI补偿，这里取为3 k与10 nF。
实验中，半桥辅助电源输出负载为控制板上的各类控制芯片，加上多路输出中各路的死负载，最后的实际功率大约为30 w。实际测得的光耦4脚电压(此电压与芯片三角波相比较，从而决定驱动占空比)波形，如图9所示。对应的驱动信号波形，如图10所示。
图10的驱动波形有负电压部分，是由于上、下管的驱动绕在一个驱动磁环上的缘故。可以看出，驱动信号的占空比比较大，大约为0.7。
对于第2种接法，一般芯片内部的电压误差放大器，其最大电流输出能力为3 mA左右，超过这个电流值，误差放大器输出的最高电压将下降。所以，该接法中，如果电源稳态占空比较大，那么电流Ic比较小，其值可能仅略大于3 mA，对应图7，Ib为2 mA左右。由图6可知，Ib值较小时，微小的Ib变化将引起Ic剧烈变化，光耦的增益非常大，这将导致闭环网络不容易稳定。而如果电源稳态占空比比较小，光耦的4脚电压比较小，对应电压误差放大器的输出电流较大，也就是Ic比较大(远大于3 mA)，则对应的Ib也
比较大，同样对应于图6，当Ib值较大时，对应的光耦增益比较适中，闭环网络比较容易稳定。
同样，对于上面的半桥辅助电源电路，用接法2代替接法1，闭环不稳定，用示波器观察光耦4脚电压波形，有明显的振荡。光耦的4脚输出电压(对应于UC3525的误差放大器输出脚电压)，波形如图11所示，可发现明显的振荡。这是由于这个半桥电源稳态占空比比较大，按接法2则光耦增益大，系统不稳定而出现振荡。
实际上，第2种接法在反激电路中比较常见，这是由于反激电路一般都出于效率考虑，电路通常工作于断续模式，驱动占空比比较小，对应光耦电流Ic比较大，参考以上分析可知，闭环环路也比较容易稳定。
以下是另外一个实验反激电路，工作在断续模式，实际测得其光耦4脚电压波形，如图12所示。实际测得的驱动信号波形，如图13所示，占空比约为0.2。
因此，在光耦反馈设计中，除了要根据光耦的特性参数来设置其外围参数外，还应该知道，不同占空比下对反馈方式的选取也是有限制的。反馈方式1、3适用于任何占空比情况，而反馈方式2、4比较适合于在占空比比较小的场合使用。
3 结束语
本研究列举了4种典型光耦反馈接法，分析了各种接法下光耦反馈的原理以及各种限制因素，对比了各种接法的不同点。通过实际半桥和反激电路测试，验证了电路工作的占空比对反馈方式选取的限制。最后对光耦反馈进行总结，对今后的光耦反馈设计具有一定的参考价值。
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TL431的原理及应用说明
TL431的原理及使用说明 TL431简介 德州仪器公司（TI）生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V 范围内的任何值（如图2）。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管。例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。 上图是该器件的符号。3个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。 TL431的具体功能可以用如图1的功能模块示意。 图1 由图可以看到，VI是一个内部2.5V的基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。
图2 前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA。 当然，这个电路并不太实用，但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。将这个电路稍加改动，就可以得到在很多实用的电源电路，如图3，4。 图3 大电流的分流稳压电路
几种常用的光耦反馈电路应用
几种常用的光耦反馈电路应用
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在一般的隔离电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别，目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下，由于对光耦的工作原理理解不够深入，光耦接法混乱，往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理，并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。 1 常见的几种连接方式及其工作原理 常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。 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，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。 常见的光耦反馈第1种接法，如图1所示。图中，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，或者把PWM 芯片(如UC3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式，com信号则接到其对应的同相端引脚。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1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TLP 521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。 常见的第2种接法，如图2所示。与第1种接法不同的是，该接法中光耦的第4脚直接接到芯片的误差放大器输出端，而芯片内部的电压误差放大器必须接成同相端电位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 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
可调式精密稳压集成电路TL431及应用
可调式精密稳压集成电路TL431及应用 * 潘玉成 (宁德职业技术学院,福建福安 355000) 摘要:介绍了TL 431三端可调精密并联稳压器内部结构、工作原理和主要特点,分析了其典型应用电路,并总结了该器件应用时应注意的几个问题. 关键词:TL431;稳压基准;性能;典型应用 中图分类号:TN 453 文献标识码:A 文章编号:1004-2911(2008)01-0051-05 TL431是美国德洲仪器公司(Texas I nstr um ent)开发的一个有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准集成电路,其全称是可调试精密并联稳压器,也称为电压调节器或三端取样集成电路.该器件犹如上世纪70年代诞生的555时基芯片一样,价廉物美、参数优越、性能可靠,因而广泛应用于各种电源电路中.此外,TL431与其它器件巧妙连接,还可以构造出具有其它功能的实用电路.现在TL431已成为用途很广、知名度很高的通用集成电路之一,越来越受到电路设计者的欢迎.1 内部结构和工作原理 TL431有三个引出脚,分别为阴极(CATHODE )、阳极(ANODE)和参考端(REF),应用中将这三个引脚分别用K 、A 、R 表示,其中,K 为控制端,A 为接地端,R 为取样端,有些电路图中用1、2、3分别代表R 、A 、K,在电路中的表示符号如图1所示.TL431有两种封装形式:一种为TO -92封装,它的外型和小功率塑封三极管一模一样;另一种为双列直插8脚塑封结构. TL431内部电路如图2所示,它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成.其中晶体管V 1、V 2构成输入极,V 3、V 4、V 5构成稳压基准,V 6、V 7、V 8、V 9构成差分放大器,V 10、V 11形成复合管,构成输出极,其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用,在原理上它是一个单端输入、单端输出的多级直流放大器.其等效功能框图如图3所示,由一个2.5V 的精密基准电压源、一个电压比较器和一个输出开关管等组成,参考端R 的输出电压与2.5V 的精密基准电压源相比较,当R 端电压超过2.5V 第20卷第1期 宁德师专学报(自然科学版) 2008年2月 Journa l o f N i ngde T eachers Co ll ege(N a t ura l Sc i ence) V o l 20 N o 1 Feb .2008 *收稿日期:2007-12-10 作者简介:潘玉成(1964-),男,高级讲师,福建福州人,现从事高校物理教学及研究. E-ma i:l FA PYC@https://www.docsj.com/doc/5613486412.html,
tl431反馈电路
在一般的隔离电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别，目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下，由于对光耦的工作原理理解不够深入，光耦接法混乱，往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理，并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。 1 常见的几种连接方式及其工作原理 常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。 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，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。 常见的光耦反馈第1种接法，如图1所示。图中，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，或者把PWM 芯片(如UC3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式，com信号则接到其对应的同相端引脚。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1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。 常见的第2种接法，如图2所示。与第1种接法不同的是，该接法中光耦的第4脚直接接到芯片的误差放大器输出端，而芯片内部的电压误差放大器必须接成同相端电位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 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。
TL431与光耦反馈回路设计
前言：回授迴路的設計需要仔細地思考與分析。未被發現的不良回授路徑很容易被忽略，並且會危害電路設計。本文將探討一種常見的回授電路，與設計人員所面臨的潛在問題，並將提出這些問題的解決方案。 TL431／光耦合器回授電路 TL431與光耦合器是電源轉換器設計人員常用的一種組合。但若不謹慎思考與設計，此組合會讓工程師感到十分棘手。本文將討論許多經驗不足甚至連部份有經驗的設計人員皆容易落入的窠臼。 圖1是典型電路。R1與R2組成的電阻分壓器在輸出電壓達到目標值時，會讓R1與R2的接點電壓剛好等於TL431的內部參考電壓。電阻R3以及電容C1與C2提供TL431所需的回授迴路補償以便穩定控制迴路。迴路增益值決定後，即可計算這些元件值並將它們加在一起。 圖1：典型的TL431回授電路。
圖1的TL431電路增益可由下列公式計算： 其中Zfb等於: ω則代表角速度（radians/sec）。 光耦合器迴路增益＝（R6/R4）×光耦合器電流轉換比（Current Transfer Ratio；CTR），設計人員必須知道光耦合器的電流轉換比，才能計算該增益。 但實際轉移函數是由光耦合器的LED電流決定，所以圖1的TL431電路總增益還包括另一因數。該函數是（Vout-Vcathode）／R4，其中Vout等於進入TL431的Vsense電壓，這使得TL431與光耦合器的「總增益方程式」等於： 上式的+1項在本文裡代表「隱藏」的回授路徑，只要Zfb/R1遠大於1即可忽略。在後面的示波器圖片中，將進一步解釋和顯示該項的影響，我們現在先假設這個公式是正確的。 設計人員只要將電源轉換器的各項增益元素相乘，就能得到不考慮回授電路影響下的轉換器開迴路增益。這些元素包括：變壓器圈數比；PWM主動輸出濾波器元件效應和TL431增益以外的相關負載效應；以及光耦合器的影響。 轉換器會在特定的開關頻率下操作。設計人員知道開迴路總增益須在低於該頻率6分之1的某個點跨過0dB，因此多數設計人員會留下適當的元件公差，其它人則會將跨越點設計在大約該頻率10分之1的位置。在此例中，我們假設開關頻率固定為100kHz。 由於已知控制到輸出增益（control-to-output gain）在目標跨越頻率點的增益值，接下來只要讓TL431回授迴路和光耦合器的增益等於該增益值的倒數即可。
TL431的反馈回路设计
TL431内部有较好的参考电压和运放,成为工业界减少控制回路成本的好方法. 本文是有关TL431的反馈回路设计. 1．通常放大器反馈 如图1,由运放和参考构成的电路(在非隔离电路通常由脉宽控制器提供)2型补偿网络.适用于被多数工程师采用的电流模控制. 低频增益由R1 C1提供.数倍低于带宽的频率有一个零点,中频带增益由R2比R1决定.根据功率部分特性确定的高频段,电路又是积分形式,增益由R1C2决定. 波特图如下:
用TL431实现分立器件的功能没什么不同.如图2. 区别是1. R5上拉电阻(提供足够电流).2. 431电路驱动能力不强,但输出接高阻抗,工作很好. 也是一个2型补偿网络. ******图太多,不贴了,详细的见pdf file.*******************
2． TL431 隔离应用 图3是隔离的应用. 与图2最大区别是输出不是电压Ve,而是光耦电流.电流由:TL431电压增益;R5; Vo 决定.(图2传函与R5,Vo无关).C3代表光耦输出电容和频响rolloff.图3也是一个2型补偿网络. A. 低频段: TL431放大器由C1R1构成的积分器的增益高,是补偿网络的主导. 图4a给出低频等值电路 B. 中频段: TL431积分器达到单位增益,超过这点,积分器输出减弱.然而总有Vo通过R5流过光耦提供增益(它是中频段的主导).图5给出中
频等值电路.交越频率在中频段,设计R5达到想要的交越频率. C. 高频段: 高频段遇到光耦自身的极点(由图6a中C3代表).图6b显示光耦增益的折点.好的光耦能到10k.然而折点是偏值电流的函数.大电流对应高带宽.在额定电流下取小R5.(有些R5被集成在控制器中不易改变).
TL431_典型应用电路
TL431 典型应用电路及稳压电路 TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。他的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf（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齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。 TL431是一种并联稳压集成电路。因其性能好、价格低，因此广泛应用在各种电源电路中。其封装形式与塑封三极管9013等相同。 TL431精密可调基准电源有如下特点：稳压值从 2.5~36V连续可调;参考电压原误差+-1.0%，低动态输出电阻,典型值为0.22欧姆输出电流1.0~100毫安;全温度范围内温度特性平坦，典型值为50ppm;低输出电压噪声。 主要参数 三端可调分流基准源 可编程输出电压:2.5V~36V 电压参考误差：±0.4% ，典型值25℃（TL431B） 低动态输出阻抗:0.22Ω(典型值) 等效全范围温度系数：50 ppm/℃（典型值） 温度补偿操作全额定工作温度范围 稳压值送从2.5--36V连续可调， 参考电压原误差+-1.0%， 低动态输出电阻， 典型值为0.22欧姆，
输出电流1.0--100毫安。 全温度范围内温度特性平坦， 典型值为50ppm， 低输出电压噪声。 封装：TO-92,PDIP-8,Micro-8，SOIC-8,SOT-23 最大输入电压为37V 最大工作电流150mA 内基准电压为2.5V 输出电压范围为2.5~36V 内部结构 TL431的具体功能可以用下图的功能模块示意。由图可以看到，VI是一个内部的2.5V 的基准源，接在运放的反向输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同向端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF 端电压的微小变化，通过三极管图1的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，但可用于分析理解电路。 典型应用电路如下： 1：精密基准电压源(附图1)该电路具有良好的温度稳定性及较大的输出电流。但在连接容
TL431内部分析
上图是一个基准电压源电路，若D6与D5、D4的特性完全一样，那么就有 Vref=Vbe4+(Vd3/Rd3)*Rd2 式中Vbe4是D4的基级与发射极之间的电压，Vd3是D3的电压，为Vbed6-Vbed5。由于这三个管子特性完全相同，那么D5、D6的集电极电压是相等的。所以Vref= Vbe4+(KT/q)* (Rd2/Rd3)*ln(Rd2/Rd1)，这里利用了PN结的电流方程：i=Is(equ/kt -1)【Is为PN结反向饱和电流】 基准稳压电源在电路中的应用是很广泛的，特别是在AD/DA IC中，本想接下来介绍以下比较常见的TL431的，我在学习TL431时，发现它的内部结构电路图，不是我想象的拿么难，觉得有必要把内部结构分析下，纯粹是为了提高自己的模电。 不过我首先得先介绍两个基准电流源： 1> 微电流源： 它的原理图如下： 这里的NPN管的放大倍数β都是>>1的，所以U2管的集电极电流为 Iu2=Iu4=(Ubeu1-Ubeu2)/Ru4 式中Ubeu1-Ubeu2只有几十毫伏，甚至更小，因此只要几千欧的Ru4就可以得到几十微安的Iu2，由于这两管子特性完全相同，所以同样可以利用PN结的电流方程得到： Iu2=(Ut/Ru4)*ln(Iu3/Iu2) 2> 比例电流源 它的原理图如下： 这里的NPN管同样是特性相同的管子。从电路可知 Ubeu0+Iru3*Ru3=Ubeu1+Iru4*Ru4 (1) 根据PN结的电流方程可知
Ubeu0 = Ut * ln(Ieu0/Is), Ubeu1=Ut*ln(Ieu1/Is) 把上两式代入 1 中可得： Iru4*Ru4 = Iru3*Ru3 + Ut*ln(Ieu0/Ieu1)；这里的对数部分可以忽略，因为Ieu0/Ieu1接近于1。 当β>>2时，Icuo=Iru3=Iru2, Icu1=Iru4; 所以 Iru4*Ru4 = Iru2*Ru3 而此式中的Iru2=(Vcc-Ubeu0)/(Ru2+Ru3) 这两个基准电流源的具体分析可以参考童诗白教授和华成英副教授主编的模拟电子技术基础。 TL431内部电路结构： 初看这原理图，发现它使用了两个电流源，左下角使用的是微电流源，中上面使用的是比例电流源。 原理图分析： 首先当阴极CATHODE通电时，a点便有了电压，那么后面的Q10、Q11组成的达林顿管也会导通，但会马上截止【电压稳定后a点电压会为0】，同时Q4，Q1也导通，拿么下面的微电流源就开始工作，这样整个电路的在通电的瞬间开始工作，在微电流源中，由于电流源比较稳定，不管阴极的电压波动多大，它总会因为后面有个稳压管而使得微电流源的电流很稳定，这样b点的电压也就很稳定，进而REF端的电压也很稳定在2.5V ，【至于为什么是2.5V，我觉得没有必要进行具体分析】；由于微电流源工作，所以Q7、Q8都导通，从而上面的比例电流源也开始导通，由于这里的两个电阻都为800，所以也可以把它看成是一个镜像电流源，事实上镜像电流源与比例电流源的原理几乎没有差别。不过这里的Q7我觉得它会饱和，因为集电极端可以等效的认为比基级端接了个800欧的电阻，可能电压没有基级高，Q8处于放大状态。而当比例电流源工作后，Q9会导通，那么a点便又有了电压，这样后面的达林顿管也会导通。这样它会去控制CATHODE端的电压。
TL431与TLP521的光耦反馈电路几种连接方式及其工作原理
TL431与TLP521的光耦反馈电路几种连接方式及其工作原理 在一般的隔离电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别，目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下，由于对光耦的工作原理理解不够深入，光耦接法混乱，往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理，并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。1 常见的几种连接方式及其工作原理。常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。 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，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。 常见的光耦反馈第1种接法，如图1所示。图中，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，或者把PWM 芯片(如U C3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式，com信号则接到其对应的同相端引脚。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1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。 常见的第2种接法，如图2所示。与第1种接法不同的是，该接法中光耦的第4脚直接接到芯片的误差放大器输出端，而芯片内部的电压误差放大器必须
TL431开关电源电路中的应用
TL431的应用 1、介绍 后备式电源的安全运行需要将输入和输出隔离，这种隔离需要保证控制芯片不能直接对输入和输出电压进行侦 测。由于输入控制输出，一个用于控制输出的误差信号必须从输出得到，这篇应用文章主要讨论了一种应用 AS431 和光耦 4N27 实现电压反馈的简单方法。 2、电源电路 图一显示了一种简单的反激调整器，用电流型控制芯片 AS3842 控制输出， AS431 被用来侦测输出电压的参考 和反馈误差放大器，并产生相应得误差放大信号，然后误差电压信号转化成误差电流信号通过光耦 4N27 送到原边。 3、光耦 目前，光耦器件制造厂商在光耦元件的处理以及封装技术上得到了关键的提高，得到更好的传输比（ current transfer ratio CTR ）误差和更长时间的可靠性。 当设计光耦反馈电路的时候，设计人员应该注意到光耦正向二极管的电流，因为它直接关系到器件的电流传输比 CTR 和器件长时间内的可靠性，就像灯丝一样，光耦二极管在遭受较高电流时将老化，损坏。光耦的增益带宽随着 二极管正向电流增加而相应增加，带宽的控制由输出晶体管参数的变化来调制。值得一提的是，输出晶体管基极和 集电极间的米勒电容将使光耦的带宽下降。一个好的光耦反馈环不但需要提高整体可靠性，还需要保证系统的响应 速度。 4、设计实例参考 图二显示了反激电路电压反馈环，为了保证 5V 电压的稳定输出， Vcomp 必须跟随输出电压，输出电压通过两 个 2.5k 的电阻分压，结果送到 AS431 误差反馈网络，误差反馈的输出电压 Vcathode 被转化成与二极管成比例的 电流信号，此处光耦起到隔离原边二次侧的作用，并产生与二极管电流成比例的集电极电流（即光耦的三极管的集电极），因为光耦连接到 Vcomp 脚，光耦输出电流就是 Icomp 电流，在一般运行状态下，更高的输出电流促使 Vcathode 下降，导致流过光耦二极管电流增加，发光二极管发光增强，使得三极管接受到的信号增加，使得集电极 电流增加，即 Icomp 增加，从而使得 Vcomp 下降， Vcomp 下降使得 PWM 占空比减小，输出电压下降。 5、光耦工作电流 此设计实例显示了由最大 Icomp 决定的二极管工作电流，为了得到随着 Icomp 线性变化的 Vcomp ，需要让 Icomp 工作于稍大于最大 Icomp 源极电流的线性工作区。图三显示了其线性工作区
Tl431资料及应用电路
Tl431资料及应用电路 Tl431资料及应用电路 1 TL431的应用资料简介 德州仪器公司（TI）生产的TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值（如图2）。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。 左图是该器件的符号。3个引脚分别为：阴极（CATHOD E）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。TL431的具体功能可以用如图1的功能模块示意。
由图可以看到，VI是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管图1 的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL4 31的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。 2. Tl431在恒压电路中的应用
前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若V O增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 MA 。 当然，这个电路并不太实用，但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。将这个电路稍加改动，就可以得到在很多实用的电源电路，如图3，4。
TL431的几种基本用法电路
TL431的几种基本用法电路 作者：疯狂的三极管来源：未知日期：2009-12-22 10:19:52 人气：1096 标签： 导读：TL431作为一个高性价比的常用分流式电压基准，有很广泛的用途。这里简单介绍一下TL431常见的和不常见的几种接法。图(1)是TL431的典型接法，输出一个固定电压值，计算 TL431作为一个高性价比的常用分流式电压基准，有很广泛的用途。这里简单介绍一下TL431常见的和不常见的几种接法。 图(1)是TL431的典型接法，输出一个固定电压值，计算公式是： Vout = (R1+R2)*2. 5/R2， 同时R3的数值应该满足1mA < (Vcc-Vout)/R3 < 500mA 当R1取值为0的时候，R2可以省略，这时候电路变成图(2)的形式，TL431在这里相当于一个2.5V稳压管。 利用TL431还可以组成鉴幅器，如图(3)，这个电路在输入电压 Vin < (R1+R2)*2.5/R 2 的时候输出Vout为高电平，反之输出接近2V的电平。需要注意的是当Vin在(R1+R2)*2. 5/R2附近以微小幅度波动的时候，电路会输出不稳定的值。
TL431可以用来提升一个近地电压，并且将其反相。如图(4)，输出计算公式为： Vout = ( (R1+R2)*2.5 - R1*Vin )/R2 特别的，当R1 = R2的时候，Vout = 5 - Vin。这个电路可以用来把一个接近地的电压提升到一个可以预先设定的范围内，唯一需要注意的是TL431的输出范围不是满幅的。 TL431自身有相当高的增益(我在仿真中粗略测试，有大概46db)，所以可以用作放大器。 图(5)显示了一个用TL431组成的直流电压放大器，这个电路的放大倍数由R1和Rin 决定，相当于运放的负反馈回路，而其静态输出电压由R1和R2决定。 这个电路的优点在于，它结构简单，精度也不错，能够提供稳定的静态特性。缺点是输入阻抗较小，Vout的摆幅有限。 图(6)是交流放大器，这个结构和直流放大器很相似，而且具有同样的优缺点。我正在尝试用这个放大器代替次级运放来放大热释红外传感器的输出信号。
光耦隔离电路(参考提供)
光耦电路设计 目录 简介： (2) 输入电路（原边） (2) 输出电路（副边） (6) 电流传输比： (7) 延时： (9)
简介： 外部信号可能是电压、电流或开关触点，直接接入电路可能会引起瞬时高压、过压、接触点抖动等。因此在外部信号输入之前，须经过转换、保护、滤波、隔离等措施。对小功率信号处理时: 通常简单采用RC 积分滤波或再添加门电路；而在对大功率信号处理时：输入与内部电路电压或电源电压的压差较大，常常采用光电耦合器来隔离。 使用光耦设计隔离电路时，特别要注意电流传输比的降额，驱动电流关断和开通的大小，与延迟相关的负载大小及开关速率。在进行光耦输入电路设计时，是以光耦为中心的输入电路与输出电路（即原边与副边的电路），光耦的工作原理就是输入端输入信号V in ，光耦原边二极管发光使得光耦副边的光敏三极管导通，三极管导通形成回路产生相应信号（电压或者电流），这样就实现传递信号的目的。在进行光耦输出电路设计时，计算公式与输入部分相同，同时需关注电平匹配、阻抗匹配、驱动功率、负载类型和大小。以下针对光耦输入电路设计为例。 输入电路（原边）： 针对于光耦原边的电路设计，如图1 ， 就是设计发光二级管的驱动电路。因此须 首先要了解光耦的原边电流I F 和二极管的导通压降V F 等相关信息。根据必要的 信息来设计LED 驱动电路，和通常的数字输入电路一样，输入端需要添加限流电阻对二极管起保护作用。而这个电阻的阻值则是此处的关键，对于图1的限流电阻R 的阻值可以根据下面的公式计算： ……………………… ① 波。并且RC 电路的延迟特性也可以达到测试边沿，产生硬件死区、消除抖动等 图1 LED 驱动电路
TL431及PC817在开关电源中的应用
TL431及PC817在开关电源中的应用 TL431功能简介 本设计的基准电压和反馈电路采用常用的三端稳压器TL431来完成，在反馈电路的应用中运用采样电压通过TL431限压，再通过光电耦合器PC817把电压反馈到SG3525的COMP端。 由于TL431具有体积小、基准电压精密可调，输出电流大等优点，所以用TL431可以制作多种稳压器。其性能是输出电压连续可调达36V，工作电流范围宽达0．1～100mA，动态电阻典型值为0．22欧,输出杂波低。其最大输入电压为37V，最大工作电流为150mA，内基准电压为2.5V，输出电压范围为2.5～30V。 TL431是由美国德州仪器（TI）和摩托罗拉公司生产的2.5～36V可调式精密并联稳压器。其性能优良，价格低廉，可广泛用于单片精密开关电源或精密线性稳压电源中。此外，TL431还能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。 TL431大多采用DIP-8或TO-92封装形式，引脚排列分别如图4.26所示。
图中，A为阳极，使用时需接地；K为阴极，需经限流电阻接正电源；UREF是输出电压UO的设定端，外接电阻分压器；NC为空脚。 TL431的等效电路如图所示，主要包括①误差放大器A，其同相输入端接从电阻分压器上得到的取样电压，反相端则接内部2.5V基准电压Uref，并且设计的UREF=Uref，UREF通常状态下为2.5V，因此也称为基准端；②内部2.5CV基准电压源Uref；③NPN型晶体管VT，它在电路中起到调节负载电流的作用；④保护二极管VD，可防止因K-A间电源极性接反而损坏芯片。TL431的电路图形符号和基本接线如图4.27所示。 它相当于一只可调式齐纳稳压管，输出电压由外部精密分压电阻来设定，其公式为(4-16)：
线性光耦原理与电路设计
可编辑 线性光耦原理与电路设计 1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单,在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到,如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号,光耦因为输入输出的线形较差,并且随温度变化较大,限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号,变压器隔离是最常见的选择,但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案,如ADI的AD202,能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度,但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换,对产生的交流信号进行变压器隔离,然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂,体积大,成本高,不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别,只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变,增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样,虽然两个光接受电路都是非线性的,但两个光接受电路的非线性特性都是一样的,这样,就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性,从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片,如Agilent公司的HCNR200/201,TI子公司TOAS的TIL300,CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入,3、4引脚用于反馈,5、6引脚用于输出。1、2引脚之间的电流记作IF,3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化,电压的变化体现在电流IF上,IPD1和IPD2基本与IF成线性关系,线性系数分别记为K1和K2,即 K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%）,并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间）,但芯片的设计使得K1和K2相等。在后面可以看到,在合理的外围电路设计中,真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。 . . 精品
TL431基准发生器稳压原理及应用
TL431基准发生器稳压原理及应用 如图1是TL431的框图。一般情况下，使用时CATHODE端通过一个电阻接到电源正或调整管上，ANODE端接到电源地，REF端则一般通过分压电阻进行采样。TL431是一个名义 ＝2.500V（名义值），当REF端的电压与之相等电压为2.5V的电压基准，亦即图1中的V REF 时，电路工作稳定，即三极管电流稳定不变----这时电路是通过控制内部的调整管（即三极管）工作电流的大小来达到稳压的目的。 图1 如图2是TL431的基本应用图。正常情况下，应当在R EF与CATHODE之间接一个电容，以确保电路的工作稳定。电路的控制效果通过控制TL431内部的受控程度在一定范围内的三极管的电流来达到稳定电压V 的目的（其反馈过程，请自己尝试画出来）。我们注意到， O 端上的负载并联的，所以，称之为并联稳压器。 TL431的这个三极管实际上是和接在V O 事实上，如果将图中的R1、R2和TL431合成一个整体，那么我们就不难发现它和一个稳压二极管所处的位置和作用是完全相同的。平时，你觉得稳压管是并联稳压的器件吗？如果没觉得，就得清醒一下了。也许用稳压管的稳压电路你很熟悉，也没觉得它有什么，不过不能让人换个名称叫做并联稳压（电路）就给搞糊涂了。 图2 图片链接：TL431框图.gif TL431的基本应用1.gif 附注： 这里名义值的意思是，生产这个产品时的控制目标就是2.500V，但实际产品可能存在或高或低一些的偏差，因此，我们虽然叫它是2.500V稳压器，但实际上并不保证它一定准确地输出2.500V。当然，误差范围是确定的，如数据表中给出了在一定温度范围内的最大值和最小值。关于误差的概念大家不要小看，这是个可以很简单也可以很复杂的问题。今后要讲到的。
TL431的工作原理
摘要：分析了TL431的工作原理，整理了技术指标，论述了四个方面的典型应用，总结了使用注意事项，并以详尽的图表证明，该芯片参数优越，性能可靠，应用前景广阔。 关键词：TL431 稳压基准性能应用 1 引言 TL431是TL、ST公司研制开发的并联型三端稳压基准。由于其封装简单（型如三极管）、参数优越（高精度、低温漂）、性价比高（民品1.3～1.5元/只），近年来在国外已经得到了广泛应用。 从1988年获得该器件的第一手资料开始，我们就对该器件给予了关注。通过大量的实验和多年的应用证明，该器件犹如七十年代诞生的555时基芯片一样，价廉物美、参数优越、性能可靠、应用方便、值得推广。尤其是在民品开发中，大有用武之地。 2 工作原理 该芯片的内部等效电路如图1所示。其中V1V2构成输入级，V3V4V5构成稳压基准，V6V7V8V9构成差分放大器，V10V11形成复合管，构成输出级。D1D2均为反向极向保护。引线端子1为参考电压输入端R，2为公共阳极端A，3为输出阴极端K。 其等效功能框图如图2(a)所示。其中VR为基准电压（VR=2.5V），A为同相放大器，V为并联型调整管（总增益A0≥1000倍），W为馈电支路。其封装引脚如图2(b)，电路符号如图2(c)所示。 3 技术指标
TL431的电气参数见表1。 表1 TL431电气参数 附注：①上表是综合多个生产厂家提供的参数及实测数据（＊）而制。 ②TL431尾缀字母表示产品级别及工作温度范围，C 为商业品（－10℃～＋70℃），I 为工业品 （－40℃～＋85℃），M 为军品（－55℃～＋125℃）。 该器件的主要技术指标为： ●基准电压温漂小：≤±50p pm ／℃； ●基准电压精度高：2.5V±1％； ●输出噪声电压低：≤100μVpp ； ●稳压范围宽：(2.5～36)V 连续可调； ●负载电流范围大：(1.0～100)mA 。 4 典型应用实例 4.1 稳压基准 许多稳压基准的负载能力都很小，端电压调节也不方便，而由TL431构成的稳压基准温漂小，又有相当的负载能力，且输出电压连续可调，电路简单。其典型接线如图3所示，输出电压由下式确定： U0=[1+(R1/R2)]·VR (VR=2.5V) 其电压调节范围为2.5V ～36V ，当R1短路或R2断路时，Uo=VR=2.5V ；电流动态范围为0～[(Ui －Uo)/R0－1]mA 。该电路还可以很方便地加入一只扩流管即构成一个性能优良的稳压电源。
开关电源中的光耦经典电路设计分析
开关电源中的光耦经典电路设计分析光耦(opticalcoupler)亦称光电隔离器、光耦合器或光电耦合器。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳。当输入端加电信号时发光二极管发出光线，光敏三极管接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。典型应用电路如下图1-1所示。 光耦典型电路 光耦的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了前端与负载完全的电气隔离，输出信号对输入端无影响，减小电路干扰，简化电路设计，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来的新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离
信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。 常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。图2-1所示为光耦部结构图以及引脚图。 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，
最详细的开关电源反馈回路设计
最详细的开关电源反馈回 路设计 Prepared on 22 November 2020
开关电源反馈回路设计 开关电源反馈回路主要由光耦（如PC817）、电压精密可调并联稳压器（如TL431）等器件组成。要研究如何设计反馈回路，首先先要了解这两个最主要元器件的基本参数。 1、光耦 PC817的基本参数如下表： 2、可调并联稳压器 由TL431的等效电路图可以看到，Uref是一个内部的基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近Uref（）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管VT的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的。 前面提到TL431的内部含有一个的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。 图2 选择不同的R1和R2的值可以得到从到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1mA。 了解了TL431和PC817的基本参数后，来看实际电路： 图3 反馈回路主要关注R6、R8、R13、R14、C8这几个器件的取值。 首先来看R13。R13、R14是TL431的分压电阻，首先应先确定R13的值，再根据Vo=(1+R14/R13)Vref公式来计算R14的值。 1.确定R13.、R14取值
HCNR201线性光耦的原理与电路设计应用
1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍 2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。 1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作
IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和 K2,即 K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%），并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得 K1和K2相等。在后面可以看到，在合理的外围电路设计中，真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。 HCNR200和HCNR201的内部结构完全相同，差别在于一些指标上。相对于HCNR200，HCNR201提供更高的线性度。 采用HCNR200/201进行隔离的一些指标如下所示： * 线性度：HCNR200：0.25%，HCNR201：0.05%； * 线性系数K3：HCNR200：15%，HCNR201：5%； * 温度系数： -65ppm/oC； * 隔离电压：1414V； * 信号带宽：直流到大于1MHz。 从上面可以看出，和普通光耦一样，线性光耦真正隔离的是电流，要想真正隔离电压，需要在输出和输出处增加运算放大器等辅助电路。下面对 HCNR200/201的典型电路进行分析，对电路中如何实现反馈以及电流-电压、电压-电流转换进行推导与说明。 3. 典型电路分析 Agilent公司的HCNR200/201的手册上给出了多种实用电路，其中较为典型的一种如下图所示：