快速確定反饋迴路的參數-開關電源!
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引言
開關電源反饋迴路主要由光耦(如PC817)、電壓精密可調並聯穩壓器(如TL431)等器件組成。要研究如何設計反饋迴路,首先先要了解這兩個最主要元器件的基本參數。
1、光耦
PC817的基本參數如下表:
2、可調並聯穩壓器
由TL431的等效電路圖可以看到,Uref是一個內部的2.5V 基準源,接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知,只有當REF 端(同相端)的電壓非常接近Uref(2.5V)時,三極體中才會有一個穩定的非飽和電流通過,而且隨著REF 端電壓的微小變化,通過三極體VT的電流將從1 到100mA 變化。當然,該圖絕不是TL431 的實際內部結構,所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設計、分析應用TL431 的電路時,這個模塊圖對開啟思路,理解電路都是很有幫助的。
圖2
選擇不同的R1 和R2 的值可以得到從2.5V 到36V 範圍內的任意電壓輸出,特別地,當R1=R2 時,Vo=5V。需要注意的是,在選擇電阻時必須保證TL431 工作的必要條件,就是通過陰極的電流要大於1 mA 。
了解了TL431和PC817的基本參數後,來看實際電路:
圖3
反饋迴路主要關注R6、R8、R13、R14、C8這幾個器件的取值。
1.確定R13.、R14取值
確定R13的值考慮以下兩個條件:
2、考慮到待機功耗及瞬態響應,若取值太小,則通過的電流大,根據P=I2R公式,待機功耗大;若取值太大,則通過的電流小,反饋迴路瞬態響應將受到影響。故,R13在滿足條件1的情況下盡量取中間值或大於中間值。
本設計為5V/1.5A適配器設計,R13取5.6K,理論上要得到5V輸出,R13與R14值相等即可,但考慮適配器實際應用存在線損,故選R14值略大於R13,取6.2K。
2.確定R6、R8取值
由輸出為5V知a點電壓略高於5V,取5.3V
圖4為TL431內部電路圖,由圖中可知,K端與R端相差一個PN節(即三極體工作在飽和狀態時,K端將比R端電壓高0.7V(硅管)),當開關電源工作時,下圖中的Q1將工作在放大模式,根據三極體的放大特性,K端電壓將比R端電壓至少大0.7V,根據經驗,K端電壓比R端電壓高1.5V~1.7V,即圖3中的c點電壓比d點電壓高1.5V~1.7V,d點電壓為TL431基準電壓,為2.5V,則c點電壓為4V~4.2V。
圖4
由光耦參數表可知,發光二極體正向壓降為0.8~1.4V(取1V,IF為3~5mA時),這樣可得b點電壓為5V~5.2V
由上述條件,我們已經計算出圖2中
a點電壓為5.3V;
b點電壓為5~5.2V(取5.1V);
c點電壓為4~4.2V(取4.1V);
d點電壓為2.5V;
3.確定C8取值
有的電路設計中為提升低頻增益,用一個電阻和一個電容串接於TL431控制端和輸出端,來壓制低頻(100Hz)紋波和提高輸出調整率,即靜態誤差,目的就是提升相位,要放在帶寬頻率的前面來增加相位裕度,具體位置要看其餘功率部分在設計帶寬處的相位是多少,電阻和電容的頻率越低,其提升的相位越高,當然最大只有90 度,但其頻率很低時低頻增益也會減低,一般放在帶寬的1/5 初,約提升相位78 度。根據計算,一般選用104電容或104電容與1K電阻串聯。(具體計算比較複雜)
以上數據僅為理論計算,具體應根據實際測試情況進行微調處理。
張飛實戰電源電子視頻教程1-10部
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