TL431与TLP521的光耦反馈电路几种连接方式及其工作原理

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1、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，冃前尚未见到比较深入的研究。而月•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，并针对光耦反馈的儿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的原边和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lc越大。副

2、边三极管电流lc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，R受温度影响较人。作反馈用的光耦止是利用“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，由于放人系数的温漂比较大，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，使具工作在比较宽的线性带内，否则电路対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T作原理相当于一个内部基准为2.5V的电压误差放大器，所以在其1脚与3

3、脚Z间，要接补偿网络。常见的光耦反馈第1种接法，如图1所示。图屮，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人器输出脚，或者把PWM芯片（如UC3525）的内部电压课差放大器接成同和放大器形式，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（相当于电压误差放人器的反向输入端）电压上升，3脚（相当于电压谋差放人器的输出脚）电压下降，光耦TLP521的原边电流If增大，

4、光耦的另一端输出电流lc增人，电阻R4上的电压降增人，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，该接法屮光耦的第4脚直接接到芯片的误差放人器输出端，而芯片内部的电压误差放人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——当运放输岀电流过人（超过运放电流输出能力）时，运放的输出电压值将卜•降，输出电流越人，输出电压下降越多。因此，采丿IJ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

5、到固定电位上，且必须是同向端电位高于反向端电位，使谋旁放人器初始输出电压为高。图2光耦反馈的第2种接法图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lc增大,由于lc已经超过了电压谋差放人器的电流输出能力，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基木相似，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

6、阻R6可以省略。调节过程基木上同图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—致，其工作原理基本同接法2oR、ccmT°±TL43IR：2各种接法的比较在比较Z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-Vce5TLP521的—曲线I11I线，如图5,图6所示。图6TLP521的人-卩“曲线由图5、图6可知当If小于5mA时，If的微小变化都将引起lc与Vce的剧烈变化,光耦的输

7、出特性】11

8、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，一个非常髙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5mA是不恰当的，设置为5〜10mA较恰当。此外，还需要分析光耦的lc・lf曲线，如图7所示。由图7可以看出，在电流If小于10mA时，lc・lf基本不变，而在电流If大于10mAZ后，光耦开始趋向饱和，lc・lf的值随着If的增大而减小。对于一个电源系统來说，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

9、过人处（从而输出特性容易饱和），也是不合理的。需要说明的是，lc・lf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lc值，对lc-lf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。J00W30T.-25V-…以/a#3D.3100503020406080100a^rm.comP521的/e-7；曲线WWW・图7TLP521的/‘