光耦開關(guān)電源電路圖（一）

在開關(guān)電源中電源反饋隔離電路由光電耦合器如PC817以及并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431所組成，其典型應(yīng)用如圖3所示。當(dāng)輸出電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)電阻分壓后得到取樣電壓與TL431中的2.5V帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，在陰極上形成誤差電壓，使光耦合器件中的LED工作電流生產(chǎn)相應(yīng)的變化，在通過(guò)光耦合器件去改變TOPSwitch控制端得電流大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出占空比，使Uo保持不變，達(dá)到穩(wěn)壓目的。

圖3

反饋回路中主要元件的作用及選擇：R1R4R5主要作用是配合TL431和光耦合器件工作，其中R1為光耦的限流電阻，R4及R5為TL431的分壓電阻，提供必須工作電流以完成對(duì)TL431保護(hù)。

光耦開關(guān)電源電路圖（二）

電源反饋隔離電路由光電耦合器PC817以及并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431 所組成，如圖1所示，其中R2為光耦的限流電阻，R3 及R4 為TL431 的分壓電阻，C1 作為頻率補(bǔ)償之用。光電耦合器的限流電阻R2 可由下式求得

??式1

其中 VF 為二極管的正向壓降， IF 為二極管的電流。

若PC817 之耦合效率為η ，則所產(chǎn)生的集極電流IC 會(huì)與IF 之間關(guān)系式為：

IC =η . IF　　式2

此時(shí)反饋電壓信號(hào)為：

Ｖf =Ic .R1　　　　式3

輸出電壓Vo ，則由TL431內(nèi)部2.5V之參考電壓求得：

光耦開關(guān)電源電路圖（三）

應(yīng)用原理

輸出電壓取樣由R3與R4完成，TL431參考極接R3與R4之間，輸出為5V時(shí)，TL431的參考極為2.5V，陰極電流穩(wěn)定，當(dāng)電源電壓發(fā)生變化時(shí)，比如上升，則TL431參考極電壓大于2.5V，則陰極電流增加，與此同時(shí)，光耦的LED電流增加，由于采用的是線性光耦，故光耦的輸出電流也增加，TOP414G的C極電流增加后使得占空比降低，從而使得輸出端電壓降低，同時(shí)光耦的LED電流下降，當(dāng)輸出端電壓降低到5V以下時(shí)，TL431參考極電壓低于2.5V，陰極電流為0，光耦不工作，TOP414G的C無(wú)電流，他的占空比將上升以提高輸出電壓，由此實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋穩(wěn)壓。

光耦開關(guān)電源電路圖（四）

TLP521的原邊相當(dāng)于一個(gè)發(fā)光二極管，原邊電流If越大，光強(qiáng)越強(qiáng)，副邊三極管的電流Ic越大。副邊三極管電流Ic與原邊二極管電流If的比值稱為光耦的電流放大系數(shù)，該系數(shù)隨溫度變化而變化，且受溫度影響較大。作反饋用的光耦正是利用“原邊電流變化將導(dǎo)致副邊電流變化”來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋，因此在環(huán)境溫度變化劇烈的場(chǎng)合，由于放大系數(shù)的溫漂比較大，應(yīng)盡量不通過(guò)光耦實(shí)現(xiàn)反饋。此外，使用這類光耦必須注意設(shè)計(jì)外圍參數(shù)，使其工作在比較寬的線性帶內(nèi)，否則電路對(duì)運(yùn)行參數(shù)的敏感度太強(qiáng)，不利于電路的穩(wěn)定工作。

通常選擇TL431結(jié)合TLP521進(jìn)行反饋。這時(shí)，TL431的工作原理相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)為2.5 V的電壓誤差放大器（輸出的電壓進(jìn)行誤差放大比較，然后將取樣電壓經(jīng)過(guò)光電偶合器反饋控制脈寬占空比，達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的），所以在其1腳與3腳之間，要接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

TL431是由德州儀器生產(chǎn)的可控精密穩(wěn)壓源，實(shí)物如圖2-3所示。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意的設(shè)置到從2.5V到36V范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應(yīng)用中用它代替穩(wěn)壓二極管，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。圖2-2所示為TL431引腳排列與使用連線圖。

常見的光耦反饋第1種接法。Vo為輸出電壓，Vd為芯片的供電電壓。com信號(hào)接芯片的誤差放大器輸出腳。注意左邊的地為輸出電壓地，右邊的地為芯片供電電壓地，兩者之間用光耦隔離。圖2-3所示接法的工作原理如下：當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，TL431的1腳（相當(dāng)于電壓誤差放大器的反向輸入端）電壓上升，3腳（相當(dāng)于電壓誤差放大器的輸出腳） 電壓下降，光耦TLP521的原邊電流If增大，光耦的另一端輸出電流Ic增大，電阻R4上的電壓降增大，com引腳電壓下降，占空比減小，輸出電壓減??；反之，當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程類似。

高于反相端電位的形式，利用運(yùn)放的一種特性—當(dāng)運(yùn)放輸出電流過(guò)大（超過(guò)運(yùn)放電流輸出能力）時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓值將下降，輸出電流越大，輸出電壓下降越多。因此，采用這種接法的電路，一定要把PWM（脈沖寬度調(diào)制）芯片的誤差放大器的兩個(gè)輸入引腳接到固定電位上，且必須是同向端電位高于反向端電位，使誤差放大器初始輸出電壓為高。

圖2-3所示接法的工作原理是：當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，原邊電流If增大，輸出電流Ic增大，由于Ic已經(jīng)超過(guò)了電壓誤差放大器的電流輸出能力，com腳電壓下降，占空比減小，輸出電壓減??；反之，當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程類似。

常見的第3種接法，如圖2-4所示。與第一種基本相似，不同之處在于多了一個(gè)電阻R6，該電阻的作用是對(duì)TL431額外注入一個(gè)電流，避免TL431因注入電流過(guò)小而不能正常工作。實(shí)際上如適當(dāng)選取電阻值R3，電阻R6可以省略。調(diào)節(jié)過(guò)程基本上同1接法一致。

常見的第4種接法，如圖2-4所示。該接法與第2種接法類似，區(qū)別在于com端與光耦第4腳之間多接了一個(gè)電阻R4，其作用與第3種接法中的R6一致，其工作原理基本同接法2。

反饋方式1、3適用于任何占空比（接通時(shí)間與周期之比）情況，而反饋方式2、4比較適合于在占空比比較小的場(chǎng)合使用。