在孤立電源中,光耦合器將反饋信號(hào)穿過隔離邊界。光耦合器包括一個(gè)發(fā)光二極管(LED)和一個(gè)光電探測(cè)器。通過LED的電流在光電探測(cè)器中形成比例電流。電流傳遞比(CTR)是從LED到光電探測(cè)器的電流增益,通常具有非常寬的公差。當(dāng)您設(shè)計(jì)一個(gè)孤立的反饋網(wǎng)絡(luò)時(shí),您必須考慮光耦合器的公差和所有其他決定大信號(hào)增益的組件。忽視這個(gè)任務(wù)很容易導(dǎo)致你的產(chǎn)品投入生產(chǎn)后的回報(bào)。

孤立反饋網(wǎng)絡(luò)的示意圖,見 圖1 ,是最常見的實(shí)施。鈦的TL431包含一個(gè)誤差放大器和一個(gè)引用。R3和R5的電阻分頻器和TL431的內(nèi)部基準(zhǔn)設(shè)置輸出電壓。反饋網(wǎng)絡(luò)通過改變脈沖寬度調(diào)制控制器反饋銷上的電壓來(lái)控制傳輸?shù)诫娫摧敵龅碾娫?。?dāng)V時(shí) 在外面 更高的移動(dòng),tl431陰極通過光耦合器吸引更多的電流,而光耦合器將反饋銷拉得更低。當(dāng)V時(shí) 在外面 更低的移動(dòng),TL431陰極命令較少的電流來(lái)自光耦合器,使反饋銷浮得更高。適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)必須確保該電路能夠在考慮所有主要變量的最壞情況公差的情況下,在整個(gè)動(dòng)態(tài)工作范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)控制器的反饋銷。

圖1 該電路通常在孤立電源中產(chǎn)生反饋信號(hào).

第一步是確定控制器中反饋銷的動(dòng)態(tài)操作范圍。所有控制器都是不同的,因此這個(gè)任務(wù)需要對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行一些調(diào)查。舉個(gè)例子,假設(shè)您正在使用一個(gè)UCC2897A來(lái)控制一個(gè)12V輸出有源的向前轉(zhuǎn)換器。閱讀UCC2897A數(shù)據(jù)表中的"詳細(xì)銷說明",可以看出,反饋銷上2.5V的電壓會(huì)導(dǎo)致零電壓周期,而4.5V的反饋電壓會(huì)導(dǎo)致最大的負(fù)荷周期。UCC2897A還提供了一個(gè)5V的參考,你可以使用它通過R6在 圖1.該參考值的最小值為4.75V,最大值為5.25V。方程1和2通過光耦合光電探測(cè)器計(jì)算所需的電流范圍,假設(shè)您使用的是一個(gè)1-c-K6公差為1%的電阻:

你的電路必須能夠驅(qū)動(dòng)R6電流超過0.25MA到2.78MA的范圍。通過提供電阻R2,TL431的陰極能夠提高到足夠高的電壓,消除了光耦合器的LED中的電流流。因此,電路設(shè)計(jì)保證最小的R6電流,您只需要擔(dān)心提供最大的R6電流。

第二步是計(jì)算光耦合器的最壞情況下的CTR。在零件編號(hào)中有"817"字樣的光電耦合器是由許多制造商提供的,這些制造商相互兼容,每個(gè)制造商在零件編號(hào)中使用不同的前綴。 表1 展示了不同CTR范圍的817個(gè)設(shè)備的例子,用一個(gè)單字母后綴表示。此CTR范圍不包括溫度和偏置電流的影響。光學(xué)耦合器數(shù)據(jù)表的圖表 圖2和圖3 ,總結(jié)溫度和偏置電流的影響。

表1 有各種CTR范圍的光耦合器

假設(shè)你方的供應(yīng)在-40℃至85℃環(huán)境中運(yùn)行。來(lái)自 圖2 ,你知道,在85℃時(shí),你需要將最小的CTR乘以大約0.7%。如果你選擇817的"A"版本,你的最低CRT值現(xiàn)在可以低到56%。將方程1除以0.56的結(jié)果告訴你,你可能需要至少4.96馬的LED電流,不包括偏置電流的影響。來(lái)自 圖3 ,你可以看到,在4.96MA的生物電流效應(yīng)是可以忽略不計(jì)的。

圖2 光耦合器CTR隨溫度的變化而變化。

圖3 光耦合器CTR隨偏置電流的變化而變化。

第三個(gè)也是最后一個(gè)步驟是設(shè)置R1的值,以確保TL431能夠充分驅(qū)動(dòng)光耦合器超過所有條件。TL431的最小陰極電壓為2.5V,而光耦合器的LED的向前降可高達(dá)1.0V。公式3計(jì)算R1的最大值以保證調(diào)節(jié):

在此電源中,使用大于1.7K的R1值,可能會(huì)阻止TL431在LED中驅(qū)動(dòng)足夠的電流來(lái)維護(hù)調(diào)節(jié)。如果光耦合器是現(xiàn)有的,輸出電壓將繼續(xù)上升,直到適當(dāng)數(shù)量的LED電流通過光耦合器。這導(dǎo)致過電壓條件對(duì)輸出,更有可能發(fā)生在較高的溫度。

像這樣的容忍性問題在設(shè)計(jì)階段經(jīng)常出現(xiàn)。電力供應(yīng)的預(yù)產(chǎn)期運(yùn)行可以很容易地通過所有測(cè)試,隨著客戶的返回,問題只會(huì)在稍后出現(xiàn)。在這里遵循簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)流程,可以為公司省錢,讓客戶滿意。