開關(guān)電源常用于反饋的光耦型號(hào)有TLP521、PC817等。這里以TLP521為例,介紹這類光耦的特性。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)致副邊電流變化來實(shí)現(xiàn)反饋,因此在環(huán)境溫度變化劇烈的場合,由于放大系數(shù)的溫漂比較大,應(yīng)盡量不通過光耦實(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2.5V的電壓誤差放大器,所以在其1腳與3腳之間,要接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
常見的第1種接法,如上圖所示: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,或者把PWM芯片(如UC3525)的內(nèi)部電壓誤差放大器接成同相放大器形式,com信號(hào)則接到其對(duì)應(yīng)的同相端引腳。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。
該工作原理是當(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,輸出電壓減小。反之,當(dāng)輸出電壓降低時(shí),調(diào)節(jié)過程類似。
常見的第2種接法,如上圖所示:與第1種接法不同的是,該接法中光耦的第4腳直接接到芯片的誤差放大器輸出端,而芯片內(nèi)部的電壓誤差放大器必須接成同相端電位高于反相端電位的形式,利用運(yùn)放的一種特性。當(dāng)運(yùn)放輸出電流過大(超過運(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。
該工作原理是當(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,輸出電壓減小。反之,當(dāng)輸出電壓下降時(shí),調(diào)節(jié)過程類似。
常見的第3種接法,如上圖所示:與圖1基本相似,不同之處在于圖3中多了一個(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)過程基本上同圖1接法一致。
常見的第4種接法,如上圖所示: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。
在光耦反饋設(shè)計(jì)中,除了要根據(jù)光耦的特性參數(shù)來設(shè)置其外圍參數(shù)外,還應(yīng)該知道,不同占空比下對(duì)反饋方式的選取也是有限制的。反饋方式1、3適用于任何占空比情況,而反饋方式2、4適合于在占空比比較小的場合使用。
在一般隔離模塊電源中,采用光耦隔離反饋是一種簡單、低成本的方式。