TL431与光耦反馈回路设计
TL431与光耦反馈回路设计光耦转换前后的电压增益。。。
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。
tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
TL431是一种常用的精密可调节稳压器件,通常用于开关电源中的稳压反馈电路。
它可以作为一个误差放大器,用于控制开关电源的输出电压。
以下是一个简单的TL431稳压反馈电路的应用电路设计示例:
在这个电路中,TL431被用作误差放大器,它通过比较参考电压和反馈电压来控制输出电压。
具体的设计步骤如下:
设置参考电压:TL431的参考电压通过外部电阻网络进行调节,根据需要选择合适的参考电压值。
连接反馈回路:将TL431的输出与开关电源的反馈回路相连,通过比较输出电压和参考电压,控制开关电源的输出电压稳定在设定值。
选择外部元件:根据具体的需求,选择合适的外部电阻、电容等元件,以确保稳压反馈电路的性能和稳定性。
稳压调节:通过调节外部电阻来调节输出电压的设定值,使得开关电源的输出电压符合要求。
需要注意的是,具体的电路设计需要考虑到开关电源的整体设计和控制要求,以及TL431的工作特性和参数。
此外,为了确保电路的性能和稳定性,建议在设计过程中进行仿真和实际测试验证。
利用光耦搭建TL431反馈回路
利用光耦搭建TL431反馈回路
课程介绍光耦左边的部分我们已经设计完成了,我们开始设计右边的部分。
右边的电压我们要想对这个15V进行一个精准的调节。
如果超过15V,比如15.5V或者16V就会转换成一个电流的变化。
而光耦是电流型的,我们说过所有电流型的器件包括二极管和三极管等,都会受到温度和湿度的影响。
尤其是二极管和三极管工作在放大区的时候,更容易受到温度的影响。
运放内部为什么可以呢,因为其内部做了对温度的补偿。
我们想要知道是不是真正的15V,可以采用一个内部电压,让外部电压和内部电压比较,从而推断出外部电压的大小。
所以我们必须要有一个器件,内部有一个很精准的参考电压,除了我们之前说过的555等芯片,还有一种器件就是大家之前经常用到的TL431。
学习获得:
学习隔离式反激开关电源设计
1、反激开关电源的设计思路,拓扑结构及原理框图讲解
2、驱动电路设计
3、经典驱动芯片UC3842 内部结构讲解
4、频率设计讲解
5、吸收电路设计及作用讲解
6、功率开关管MOSFET的开关速度,发热因素及选型讲解
7、输出电路设计
8、MOSFET选型,吸收电路器件选型,输出二极管选型,输入输出电容等重要器件参数计算。
9、电流环设计
10、电压环设计
11、经典基准电压源TL431 内部结构讲解
12、光耦的应用讲解
13、TL431、光耦组合电路参数计算。
tl431和光耦计算
TL431和光耦的参数计算涉及多个方面,包括输出电压、电流和电阻等。
首先,关于TL431,其典型的应用是通过配置不同的R1和R2的值得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出(Vo<Vin)。
输出电压的公式是Vout=(R1+R2)*2.5/R2。
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,即通过阴极的电流要大于1mA。
另外,为了保证TL431的R端吸取电流对R3和R4分压影响最小,可以设置R4的电流大于TL431的R端吸取电流的100倍。
R4的电流最小为2uA*100=200uA,因R端电压为基准2.5V,所以R4最大为2.5V/200uA=1.25KΩ。
对于光耦PC817,其线性工作区在电流范围为5mA到20mA时,传输比始终处于120%-140%范围内。
在光耦的发光二极管正向压降未达到开启阈值情况下,R2承担保证431正常工作的重任。
此时光耦电流近似为0,R1压降为0,所以R2两端电压最大为1.2V。
但是,如果R2过大可能会使TL431不能正常工作。
总之,这些计算需要根据具体的使用环境和电路需求来进行微调。
以上内容仅供参考,如需更准确的信息,建议咨询专业的电子工程师。
tl431与光耦配合的工作原理
tl431与光耦配合的工作原理
TL431光耦合器是一种半导体可调电流源,它工作在自给电阻-回路下,由一个光耦合设备组成,它具有一个额定集电极与发射极,以
及一个光敏电阻(LDR)。
TL431的集电极与发射极之间的检测到的电
压由LDR的放电程度决定。
发射极将由LDR上的电流控制,当LDR上
的电流在一定程度上时,电流就会通过发射极向集电极流动,此时
TL431就会输出电压。
当LDR上的电流达到一定程度时,发射极开始向集电极流动,就
会使得电压在集电极与发射极之间升高,进而激发LDR中的光敏电路,导致电流经过发射极越来越大,但同时电压仍保持不变,所以TL431
就输出一定的电压。
而光耦合设备的作用就是隔绝电路中的差分电压,因为它的LDR
是一个隔绝的,所有的信号都通过光信号传输,从而把差分放大器前
后的电路隔绝开来,使得差分电压不会对其它线路造成污染。
因此,TL431光耦合器主要是由发射极、LDR以及集电极组成,
当LDR上的电流达到一定状态时,发射极向集电极流动,从而使TL431输出固定的电压,同时,LDR也隔绝了差分电压,使其不会对其它线路造成污染。
TL431是如何结合光耦PC817工作
对于图1的电路,就是要确定R1、R3、R5及R6的值。
设输出电压V o,辅助绕组整流输出电压为12V。
该电路利用输出电压与TL431构成的基准电压比较,通过光电耦合器PC817二极管-三极管的电流变化去控制TOP管的C极,从而改变PWM宽度,达到稳定输出电压的目的。
因为被控对象是TOP管,因此首先要搞清TOP管的控制特性。
从TOPSwicth的技术手册可知流入控制脚C的电流Ic与占空比D成反比关系。
如图2所示。
可以看出,Ic的电流应在2-6mA之间,PWM会线性变化,因此PC817三极管的电流Ice也应在这个范围变化。
而Ice是受二极管电流If控制的,我们通过PC817的Vce与If的关系曲线(如图3所示)可以正确确定PC817二极管正向电流If。
从图3可以看出,当PC817二极管正向电流If在3mA左右时,三极管的集射电流Ice在4mA左右变化,而且集射电压Vce在很宽的范围内线性变化。
符合TOP管的控制要求。
因此可以确定选PC817二极管正向电流If为3mA。
再看TL431的要求。
从TL431的技术参数知,Vka在2.5V-37V变化时,Ika可以在从1mA到100mA以内很大范围里变化,一般选20mA即可,既可以稳定工作,又能提供一部分死负载。
不过对于TOP器件因为死负载很小,只选3-5mA 左右就可以了。
确定了上面几个关系后,那几个电阻的值就好确定了。
根据TL431的性能,R5、R6、Vo、Vr有固定的关系:V o=(1+ R5/R6) Vr式中,Vo为输出电压,Vr为参考电压,Vr=2.50V,先取R6一个值,例如R6=10k,根据Vo的值就可以算出R5了。
再来确定R1和R3。
由前所述,PC817的If取3mA,先取R1的值为470Ω,则其上的压降为Vr1=If* R1,由PC817技术手册知,其二极管的正向压降Vf典型值为1.2V,则可以确定R3上的压降Vr3=Vr1+Vf,又知流过R3的电流Ir3=Ika-If,因此R3的值可以计算出来: R3= Vr3/ Ir3= (Vr1+Vf)/( Ika-If)根据以上计算可以知道TL431的阴极电压值Vka,Vka=Vo’-Vr3,式中V o’取值比V o大0.1-0.2V即可。
光耦加431组成反馈电路的工作原理
光耦是一种能够将电气信号转换为光信号,或将光信号转换为电气信号的器件。
它由光电器件(光电发射器和光电接收器)组成,常见的光电发射器有发光二极管(LED),光电接收器则一般使用光敏二极管或光电晶体管。
光耦的基本原理是光信号的耦合和隔离。
光耦可以应用于很多领域,包括电力电子、通信和自动控制等。
反馈电路是指在一个系统中,由系统的输出信号经过反馈传递回输入端,作为输入信号的一部分,从而影响系统的整体性能和稳定性的一种电路。
光耦可以结合其他元件(如电阻、电容和放大器等)组成反馈电路,用于信号的隔离、缓冲、放大或控制等功能。
光耦与431(TL431)组成的反馈电路常用于电源的稳压控制,其中431是一种广泛应用于电源管理和控制电路中的精密可调电压源。
这种反馈电路主要通过光耦实现输入信号与输出信号的隔离,并使用431将输出信号进行稳压控制。
光耦与431组成的反馈电路的基本工作原理如下:1.输入端的电压信号经过放大和隔直处理后驱动光电发射器(一般是LED),将电信号转换为光信号。
光信号经过光传导、光电耦合等过程,到达光电接收器。
2.光电接收器接收到光信号后,将其转换为电信号,并通过放大电路进行放大。
放大后的电信号经过滤波电路,得到稳定的参考电压。
这个参考电压就是反馈电路中的参考电压,用于与431进行比较。
3.将参考电压与431进行比较,根据比较结果,431会通过调整其输出,实现对输入信号的控制。
431的输出可以连接到电源调节电路(如开关管或线性调节管等),通过控制电源的输出电压来达到稳压的目的。
需要注意的是,反馈电路中的431对光耦输出的光信号进行检测和反馈控制,实现了输入和输出信号的隔离,从而保证了稳定的电源输出。
同时,光信号的传输也使得整个电路不会受到输入信号的干扰,提高了系统的抗干扰能力。
光耦与431组成的反馈电路的优势在于:1.隔离性能好:光信号可以实现输入和输出信号的隔离,避免了输入和输出之间的电气联系,具有很好的隔离性能,可以减小噪声、提高抗干扰能力和系统稳定性。
PC817光电耦合器与TL431配合设计计算
时间:2009-05-17 11:35:53来源:资料室作者:编号:1358更新日期20110302 073234
电源反馈隔离电路由光电耦合器PC817以及并联稳压器TL431所组成,如h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
式4h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
式为:IC=η. IF式2h8383参数-电子元器件符号
此时反馈电压信号为:Vf =Ic .R1式3h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
输出电压Vo,则由TL431内部2.5V之参考电压求得:h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
式1h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
其中VF为二极管的正向压降,IF为二极管的电流。h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
若PC817之耦合效率为η,则所产生的集极电流IC会与IF之间关系h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
图1所示,其中R2为光耦的限流电阻,R3及R4为TL431的分压h83838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号
tl431和光耦环路补偿
tl431和光耦环路补偿TL431是一种广泛应用于电子电路中的稳压器元件,它具有高精度和低温漂移等特点,可用于电压参考和误差放大器等电路中。
而光耦环路补偿是一种常见的补偿技术,用于解决电路中的稳定性和误差问题。
本文将重点讨论TL431和光耦环路补偿的原理、应用以及优缺点。
我们来介绍一下TL431。
TL431是一种三端可编程稳压器,通过调整其参考电压来实现对输出电压的稳定控制。
它具有高精度的参考电压(通常为2.5V),并且在工作温度范围内具有较低的温度漂移。
它广泛应用于电源、电池充电管理、电压监测和开关电源等领域。
TL431的工作原理是通过内部的比较器将参考电压与外部反馈电压进行比较,然后调整控制端电流来稳定输出电压。
然而,由于外部电路中存在温度、电压和负载等因素的影响,TL431的稳定性和精度可能会受到一定的影响。
为了解决这些问题,可以采用光耦环路补偿技术。
光耦环路补偿是一种将光耦器应用于反馈环路中的方法,通过测量输出电压并将其传输到控制端,实现对输出电压的精确控制。
在光耦环路补偿中,光耦器充当了信号传输的介质。
它由发光二极管和光敏三极管组成,当发光二极管处于导通状态时,光敏三极管将接收到光信号,并将其转换为电信号。
这个电信号可以用来控制TL431的控制端电流,从而控制输出电压。
通过这种方式,光耦环路补偿可以实现对输出电压的精确控制,并提高稳定性和精度。
光耦环路补偿在电源和开关电源等领域得到了广泛的应用。
例如,在开关电源中,输出电压的稳定性对于保证电路正常工作至关重要。
通过采用光耦环路补偿技术,可以实现对输出电压的精确控制,提高系统的稳定性和响应速度。
另外,在电源管理和电池充电管理中,TL431和光耦环路补偿也可以用于精确控制输出电压,从而提高系统的性能和可靠性。
然而,光耦环路补偿也存在一些缺点。
首先,由于光耦器的响应速度有限,可能会对系统的动态响应产生一定的影响。
其次,光耦器的稳定性和精度也可能受到环境因素的影响,例如温度和光照强度等。
光电耦合器和TL431组成的稳压电路分析
光电耦合器和TL431组成的稳压电路分析
用TL431和光电耦合器组成的稳压调整电路,在开关电源中经常能看到,很常见的电路,这个电路看明白,好多的电源稳压电路就都明白了!
开关电源输出的电源电压变化,一般都是经过电阻分压,检测到电压变化的信号,加到了TL431参考极,当输出电压升高时,通过电阻分压加到TL431参考极的电压就会升高,引起TL431阴极到阳极导通。
那么TL431导通,又引起光电耦合器的1脚和2脚间的发光二极管有电流通过,引起3脚和4脚之间的光敏三极管导通,这个光敏三极管导通又会通过电路控制使开关管导通时间变短,使输出电压降低下来!
这个光电耦合器在电路中,也起到了隔离的作用,你看它的名称“光电耦合”看名称都知道它的工作原理了吧!
同时,这个光电耦合器也属于集成电路的一种,所以电路符号也是用:IC 或者N来表示的。
电源反馈电路怎么设计?TL431配合光耦反馈电路实例设计!超详细
电源反馈电路怎么设计?TL431配合光耦反馈电路实例设计!超详细得益于半导体工业的发展,开关电源应用范围已经非常广泛了从我们身边的手机充电器,到舞台灯具,再到航空航天,都可以看到开关电源的身影电脑里的开关电源手机充电器开关电源开关电源不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海!早些时候作者已经和大家分享了光耦和TL431的基础知识,这次就以这两个电子元器件和大家分享一下开关电源的电压反馈电路先看一下整体电路开关电源整体电路影响电压反馈的电子元器件已经用红色符号标出,电路已经使用红色线标出电压反馈部分电压反馈部分在分析电路前需要注意的关键点1.光耦的输入端(二极管端)的电流增大会致使输出端导通程度增大(既流过的电流增大)2.光耦的输入和输出端的电流遵循比值(光耦的CTR)3.输入TL431的参考极REF的电压增大,K极到A极导通程度会增大开始分析电路啦从上面的关键点里我们知道,只要参考极的电压升高,TL431的K 极到A极的导通电流就会增大电流增大从电路图中可以看到,电阻R1和光耦PC817的输入端串联后和R5并联,再和TL431串联TL431的导通电流增大,光耦输入端电流也会增大,输出端电流增大,R4电压增大,PWM占空比降低光耦导通程度增大反之输出电压低于设定电压,光耦导通程度降低,UC3842就会提高PWM占空比只分析原理有什么用?实际上元器件怎么选值呢?同学们肯定很想知道具体的参数值,我们一起来计算一下吧假定开关电源输出电压Vout= 12V电路图1.计算R2和R3的阻值TL431典型电路细心的同学可能会发现在反馈电路中找不到图中圈出的R的身影其实R已经变成变压器次级的绕组了(变压器可以实现阻抗匹配)电路变成这样了我们只需要让TL431的参考极输入电压为2.5V就好了假如R3为1K根据公式可以计算得R2等于3.8KR2.设定流过光耦PC817的电流,计算R1光耦输入电流IF和电流传输比的曲线图从曲线图中可以看到,光耦的CTR在IF为5~20mA时是比较平缓的我们从中选择一个电流,比如IF = 10mA光耦的二极管压降电阻R1的计算需符合公式R1 <= (Vout - VF - Vref) / IF因为电阻R1所分到的电压加上光耦压降(1.2V)和TL431最小输出电压(2.5V)不可能大于输出电压,否则光耦电流IF将下降计算R1需小于等于830Ω,所以R1取510Ω3.计算R5假如光耦不工作时(光耦没有电流时),为使TL431正常工作,TL431最小需要流过1mA电流R5两端电压为6.3V,所以R5需小于6.3KΩ,R5取4.7KΩ4.根据开关电源芯片计算R4开关电源芯片UC3842内部电路通过芯片内部电路可以看到,VFB脚的输入电压是和2.5V进行比较的所以我们需要让VFB的输入电压是2.5V我们知道PC817-A光耦的IF在10mA时,CTR大约是130,所以光耦的输出端的电流是13mA2.5V/0.013A = 192Ω,所以R4 = 192Ω计算结果关注作者,学习更多电子电路知识,感谢您的阅读。
TL431放大器电路反馈回路设计方案
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。TL431隔离应用
经过本文的总结,相信大家对TL431在反馈回路当中的应用会有更进一步的了解和认识。在高电压的环境下使用TL431的确是一个不错的选择,不仅能很大程度上减少成本的投入还能全面提升产品的品质,实在是一款性价比非常高的产品。
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
在R6的反馈支路,Байду номын сангаас一个扰动,这个扰动依赖于二级滤波谐振的衰减,但相位和没有二级滤波一样.
二级滤波回路的测试是一个问题,在C点测量是一个选择,但由于原边的高电压和测试困难(这不是主要的,主要的是C点的阻抗高),可以把电感短路(但要保证谐振频率超过补偿网络的第一个零点),在输出端如图8测量.
总结
如果输出电压足够高TL431是一个好的选择.如果光耦隔离,按本文的建议就可以得到大致好的设计.(如果是正规的设计公司和要成为高手,一定要有测量仪器,手段.)
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。
电源设计中关于隔离型反馈光耦与TL431的难点解答
电源设计中关于隔离型反馈光耦与TL431的难点解答我们在设计电源的时候,一般常用的隔离型的反馈也就是光耦+TL431,关于其调节这也是一个热点和难点,在这个帖子中尽管没有**的解答,但仍然是有学习的地方,因为在这方面我也遇到了好多问题,在此与大家分享一下由图可以看到,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。
当R1和R2的阻值确定时,两者对V o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V o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V o=(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,V o=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 。
R13的取值,R13的值不是任意取的,要考虑两个因素:1)431参考输入端的电流,一般此电流为2uA左右,为了避免此端电流影响分压比和避免噪音的影响,一般取流过电阻R13的电流为参考段电流的100倍以上,所以此电阻要小于2.5V/200uA=12.5K. 2)待机功耗的要求,如有此要求,在满足12.5K的情况下尽量取大值。
TL431的死区电流为1mA,也就是R6的电流接近于零时,也要保证431有1mA,所以R17(15-2.5-1.3)/50=226欧姆。
tl431与光耦
谁能给我分析一下开关电源在输出电压变小的情况下,1431和光耦是怎么配合工作的呢?当开关电源的输出电压变小(瞬间),TL431通过电源输出端接的两个分压电阻能够采集到电压变小的信号,然后关闭与光耦连接端得电流,是信号通过光耦传递到初级(高压端),然后PWMIC会通过光耦检测到次级电压低的信号自身会加大驱动开关MOS的占空比,使输入功率提高,你的输出电压也就高上去了。
既然关闭了与光耦连接端得电流那光耦就不导通了,怎么还会有信号传递到初级呢?这是高频工作状态,当光耦导通时初级的PWMIC就会瞬间关断MOS管的输出,当光耦不导通时IC将打开MOS的输出。
这块是个反馈回路。
对MOS管的开与关输出的PWM应该是通过PWMIC(TOPXXX)的控制端Ic的电流大小来控制的。
且输出的PWM的大小与Ic成反比tl431和光耦,他两还要和IC里面的比较器才可以一起工作。
实际上她们组成一个反馈电路,你先学习弄懂什么是反馈电路,输出电压变化在431对比通过光耦传到IC里面的比较器,进行调节脉宽(占空比)(一般PCPOWER是固定频率的)进而改变输出电压。
当电压变高时,脉宽就会调整变少,当电压变低时,脉宽就会调整变大请教高手,如下图TL431的R、K极串电容C204\C206和电阻R202的作用?TL431连接电路图(原文件名:无标题.png )2楼O 发表于2010-9-200:17:03|只看该作者R213/C205,R202/C206,R209/C204都是补偿电路,最主要的功能是改善瞬态响应、减少纹波和防止自激。
3楼□发表于2010-9-200:19:15|只看该作者相位补偿吧,起到稳定环路的作用,以免出现自激振荡。
/7V 辭血]+12V1、心3VR20J390R 0605+5V:1-A!TC204 102i 0603C2O6104U2O2 iAZ4J1 SOT23R21S 1004 0加R210. 680K- 0605R2O42.7K 0603C207丁104 0603 C215斗九.0503<10050603R2O7 ;WR +svs O5O3r <I060322OR0603R2029K10003_C205二二斗73 ■*:專晋MAINLOOP CONTROL CIRCUIT 0603J R208C2K 〕0603201►500R。
光耦加431组成反馈电路的工作原理
光耦加431组成反馈电路的工作原理光耦是一种将电信号转换为光信号或将光信号转换为电信号的器件。
它由一个发光二极管和一个光敏二极管组成,通过光线的照射,发光二极管会发出光信号,光敏二极管则会将光信号转换为电信号。
在电路中,光耦可以用来隔离高压和低压电路,以保证电路的安全性。
431是一种稳压器件,它可以将输入电压稳定在一个固定的值。
在反馈电路中,431可以用来控制输出电压,使其保持稳定。
反馈电路是一种将输出信号反馈到输入端的电路,通过不断调整输入信号,使输出信号达到稳定状态的方法。
在光耦加431组成的反馈电路中,光耦用来检测输出信号,将其转换为光信号,然后传输到431的控制端,控制431的输出电压,使其保持稳定。
具体来说,光耦加431组成的反馈电路可以分为两部分:检测部分和控制部分。
检测部分由光耦和一些电阻、电容组成,控制部分由431和一些电阻、电容组成。
当输入电压发生变化时,输出电压也会发生变化,光耦会将输出电压转换为光信号,传输到431的控制端。
431会根据光信号的强度来调整输出电压,使其保持稳定。
在实际应用中,光耦加431组成的反馈电路可以用来控制电源输出电压的稳定性。
例如,在电子设备中,电源的输出电压需要保持稳定,以保证设备的正常运行。
如果输出电压不稳定,可能会导致设备故障或损坏。
通过使用光耦加431组成的反馈电路,可以实现对电源输出电压的精确控制,保证设备的稳定运行。
光耦加431组成的反馈电路是一种常用的电路设计方法,可以用来控制电路输出信号的稳定性。
通过光耦将输出信号转换为光信号,再传输到431的控制端,可以实现对输出电压的精确控制。
在实际应用中,这种电路设计方法被广泛应用于电子设备、通信设备等领域,为设备的稳定运行提供了重要保障。
(完整)光耦合TL431联合用在开关电源中的电压反馈电路
光耦通常与TL431一起使用。
下面是led电源驱动芯片(开关电源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG03655的部分电路。
两电阻串联取样到431R端与内部比较器进行比较.然后根据比出的信号再控制431K端(阳极接光耦那一端)对地的电阻,然后达到控制光耦内部发光二极管的亮度.(光耦内部一边是一发光二极管,一边是一光敏三极管)通过发光的强度.控制另一端三极管的CE端的电阻也就是改变了led电源驱动芯片(开关电源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365检测脚的电流(1脚:电压反馈引脚,通过连接光耦到地来调整占控比)。
根据电流的大小,led电源驱动芯片(开关电源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365就会自动调整输出信号的占空比,达到稳压的目的TL431是这样工作的:上图中的431不是用于稳压,而是用作一个电压门限开关。
它与R10、R11一起监测+12V电源的变化,当+12V升高时,431的K极和A极短接,然后将光耦发光二极管的阴极接地,光耦导通,电源芯片TMG0165的第一管脚(FB)被拉低,芯片便调整输出占空比,使+12V电压降低。
当+12V降低时,光耦不导通,电源芯片FB端为高电平,它就调整输出占空比,使+12V升高。
TL431的原理框图如下TL431用作稳压电路时,典型电路如下当输入电压变化时,431会将变化的电压通过电流的作用转化到输入端的电阻上。
其过程为:当输入端电压升高时,431的K极和A极间的三极管CE极电流增大,即电流Ik变大(而R1和R2上的电流不变),输入端的电阻上的压降升高,从而保证Vka不变;当输入端电压降低时,431的K极和A极间的三极管CE极电流减小,即电流Ik减小(而R1和R2上的电流不变),输入端的电阻上的压降减小,从而使Vka不变.。
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。
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).D. 合成:将低中高频合成,还是一个2型补偿网络.见到许多电路用TL431作为稳压管,没有在低频得到好处(R1C1). 由于理解不好和没有测量验证,导致坏的瞬态响应和负载调整率.3. TL431 回路测量测量闭环频响特性电路如图8,也可以在C点测量.4.二级滤波在要求低噪声的应用中用二级滤波,如图9.R5在滤波电感前,另一路通过积分器,在滤波电感后.如果二级滤波谐振是衰减的并且谐振频率超过补偿网络的第一个零点(TL431的单位增益频率),则电路稳定.这是一个非常有用有趣的电路.二级滤波额外的相位延迟和极点通过积分器直接在回路中显示出来,但当TL431增益的小于单位增益时(超过全部补偿的零点时)这不改变回路的响应.在R6的反馈支路,有一个扰动,这个扰动依赖于二级滤波谐振的衰减,但相位和没有二级滤波一样.二级滤波回路的测试是一个问题,在C点测量是一个选择,但由于原边的高电压和测试困难(这不是主要的,主要的是C点的阻抗高),可以把电感短路(但要保证谐振频率超过补偿网络的第一个零点),在输出端如图8测量.5.总结如果输出电压足够高TL431是一个好的选择.如果光耦隔离,按本文的建议就可以得到大致好的设计.(如果是正规的设计公司和要成为高手,一定要有测量仪器,手段.)。
典型的TL431反馈电路
设计反馈回路要求进行认真的考虑及分析。
我们总是容易忽视那些不需要的“隐性”反馈路径,这对电路设计可能会造成损害。
本文将讨论一种最常见的反馈电路、设计人员可能面临的问题,并将重点讨论问题的解决方案。
TL431/光耦合器反馈电路TL431加光耦合器配置是许多电源转换器设计人员所喜欢的组合。
但是,如果设计不仔细,考虑不周到,就会出现设计问题。
本文将讨论许多经验欠缺的设计人员都很容易误入的陷阱,甚至某些经验丰富的设计人员都难以幸免。
图1给出了一个典型的电路。
R1和R2设置分压器,这样在所需的输出电压上,R1与R2的结电压等于TL431的内部参考电压。
电阻R3以及电容C1和C2在TL431周围提供了所需的反馈回路补偿,可稳定控制回路。
确定其他部分的回路增益后,我们将计算并添加上述组件。
图1中TL431周围的电路增益根据以下公式计算:这里的Zfb为而w指每秒弧度。
要想知道光耦合器回路的增益,就需要了解光耦合器的电流传输率(CTR)。
光耦合器的增益计算如下:(R6/R4)×CTR,即:不过在图1中,TL431电路的总增益还包括另外的因素,因为实际传输函数取决于通过光耦合器LED的电流。
函数为:(Vout-Vcathode)/R4,这里的Vout等于进入TL431的Vsense电压。
我们可以得到TL431和光耦合器的“总增益方程式”如下:在本文中,+1这一项是“隐性的”反馈路径,只要Zfb/R1这一项远远大于1,就可以对其忽略不计。
设计人员将电源转换器各增益因素相乘,就得到电源转换器的开路增益,它是频率的函数,不受反馈电路的影响。
除TL431的增益之外,增益因素包括:变压器匝比、PWM工作输出滤波器组件效应及相应的负载效应,还包括光耦合器效应。
图1 典型的TL431反馈电路转换器以专用开关频率工作。
设计人员知道,总开环增益在低于频率六分之一的一点上肯定会穿越0dB。
大多数设计人员都会为组件和其他设计方案预设容限,大约在十分之一值时就会穿越0dB。
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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。
設計人員已知道要在什麼樣的頻率下,才能讓TL431的迴路在相位增益大於45度的位置跨越0dB,因此他們現在可以選擇該迴路的零件。
如果TL431的電路增益必須超過20dB,那只要選擇正確的R3電阻以及C1和C2電容,就能決定TL431增益曲線。
此時設計人員可將+1項忽略,因為它遠小於TL431的增益。
圖2是轉換器的控制到輸出增益圖,它在10kHz目標跨越點的增益為0.1或-
20dB,這表示回授迴路在零跨越點的增益必須等於+20dB或10倍。
圖2:轉換器的控制到輸出增益圖。
設計人員現能決定他們所想要的迴路響應,然後選擇適當的R1﹐R2﹐R3﹐R4﹐R6﹐C1和C2。
為了簡化設計起見,此處讓R4等於R6,同時選擇電流轉換比等於100的光耦合器(亦即通過LED的每個毫安培電流都會讓電晶體輸出1個毫安培電流)。
為讓10kHz增益值等於10,R3必須等於10倍的R1。
TL431增益曲線在0dB點後應逐漸下滑,但由於設計人員仍需一定程度的相位增益,所以選擇C2時應令其20kHz
阻抗值等於R3。
設計人員要求低頻部份的增益較高,但0dB跨越點的相位增益要大於45度,所以選擇1kHz阻抗等R3的C1值。
圖3:控制到輸出、TL431和總系統迴路增益的頻率關係圖。
圖3顯示控制到輸出(實線)、補償增益(點線)和系統總增益(虛線)的最初開迴路增益圖。
這份設計在此例中工作很理想:總迴路增益會在10kHz處跨越0dB(在圖3中,垂直座標值等於1之處),每10倍頻的增益斜率則為20dB,這能提供設計人員所要的相位邊限。
然而實際應用不一定能達到這些理想條件。
我們將以一個控制到輸出增益為+20dB 的例子做為說明,發現就算遵守前面例子的同樣規則,並忽略增益方程式的+1項,結果卻有很大不同。
區別在於根據設計,+1項會使TL431與光耦合器的增益,絕不會降到光耦合器本身增益以下。
這是由於TL431感測的訊號,同樣會出現在提供電流給光耦合器的電壓源,這也就是所謂的「隱藏迴路」。
隨著TL431增益值降到0dB以下,它會變成很穩定的電壓。
然而電壓源(圖1的+Vout)上的任何訊號,仍會透過光耦合器在電流上產生訊號。
對設計人員而言,選擇R3等於1/10 R1,意味著圖1電路的+Vout點若出現
10kHz 100mV弦波訊號,TL431陰極就會產生與+Vout訊號反相的10mV訊號。
這個
設計會在R4電阻兩端造成110mV訊號(其中100mV來自電阻的+Vout端,10mV來自TL431陰極)。
電路需要10mV訊號才能在10kHz得到0dB增益值,這使總迴路增益在所要求的10kHz跨越點仍為+20dB。
隨著頻率繼續升高,誤差放大器輸出訊號會越來越弱。
但來自訊號源的訊號依然不變,通過電阻R4的電流也繼續由+Vout電壓主導。
這表示隨著誤差放大器的增益通過0dB,由TL431和光耦合器電路組成的回授迴路增益曲線將逐漸平坦,並如下圖4所示固定於1或0dB (點線)。
圖4:增益元件控制到輸出、回授電路和總開迴路增益的增益圖。
解決此問題的方法是在R4與Vout間增加一個濾波器,讓R4有穩定的電壓源。
在此例中使用濾波器和串聯穩壓器的典型做法如圖5所示。
圖5:包含濾波電路的回授迴路。
圖6是增加濾波電路後的增益曲線,可以看出它產生我們所要的TL431增益曲線。
圖6:在R4與Vout之間增加濾波器所得到的效果。
我們還建立一個電路,來展示增加濾波器的效果並進行測試。
圖7即為測試所用的電路。
圖7:測試電路。
為了測量電路的迴路增益,先在R9兩端加上一個訊號,然後測量兩個電路點之間的電壓。
第一個要測量的電路點是R9與R7的接點。
第二個電路點則視測量對象為TLV431增益或光耦合器輸出而定。
若要測量
TLV431增益就將它接到TLV431的陰極,若要測量CNY17就連接到光電晶體的射極。
圖8顯示TLV431的增益與相位圖,圖9則是CNY17射極的增益與相位圖。
圖8:TLV431的增益。
圖9:CNY17的增益。
圖10:測試電路的增益圖。
圖11:測試電路的相位圖。
測量過程中以不同頻率得到的增益值,顯示於之後的示波器圖上。
圖12與13顯示增益值的相對改變情形。
圖12:10Hz的電壓。
圖13:50Hz的電壓。
最上面的波形是以差動方式將訊號加到R9兩端(圖7中的A點),然後測量R9與R7的連接點所得到的波形。
下面的波形是加到TLV431陰極的訊號(圖7中的B點),中間的波形則是光耦合器的射極電壓波形(圖7中的C點)。
可以看出光耦合器射極與TLV431陰極的電壓相位剛好相差180度,TLV431訊號振幅也略大於光耦合器的光電晶體射極,這正是電流轉換比小於1所造成的影響。
最後,我們還看到TLV431與光耦合器的50Hz波形振幅都小於10Hz時的振幅。
圖14:100Hz的電壓。
圖15:500Hz的電壓。
增益會隨著頻率升高而逐漸下降。
但從迴路響應圖形可以看出光耦合器的增益或振幅會逐漸穩定,TLV431的增益則會繼續下降。
從圖10可以看出這應出現在500Hz左右。
為了更方便觀察這些效應,接下來的幾張示波器圖片都使用較大的輸入訊號。
圖16:1kHz的電壓。
圖17:5kHz的電壓。
TLV431的輸出會隨著頻率進一步升得更高而繼續下降。
到了5kHz時,示波器上幾乎已看不到漣波。
然而,光耦合器輸入訊號與輸出訊號則幾乎同樣大小。
圖18:10kHz的電壓。
到了10kHz時,TLV431的電壓看起來就像一條直線,光耦合器的輸出則仍可看出輸入弦波的形狀。
這些結果都吻合本文前面討論的測量值與計算結果。
結論:直流電源轉換器採用這類回授設計時,常需對提供光耦合器電流的電壓源進行濾波。
它有助於除去這個「隱藏」路徑,並利用TL431附近的元件控制回授迴路增益。