开关电源中光耦断绝的毗连体例 几种典范接法对照-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2019-07-04
开关情势电源（Switch Mode Power Supply，简称SMPS），又称互换式电源、开关变更器，是一种高频化电能转换装配，是电源供给器的一种。其功效是将一个位准的电压，透过差别情势的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多数是交换电源（比方市电）或是直流电源，而输入多数是须要直流电源的装备，比方小我电脑，而开关电源就停止二者之间电压及电流的转换。
在普通的断绝电源中，光耦断绝反应是一种简略、低本钱的体例。但对光耦反应的各种毗连体例及其区分，今朝还没有见到比拟深切的研讨。并且在良多场所下，因为对光耦的任务道理懂得不够深切，光耦接法紊乱，常常致使电路不能普通任务。本研讨将具体阐发光耦任务道理，并针对光耦反应的几种典范接法加以对照研讨。
罕见的几种开关电源中光耦断绝的毗连体例及其任务道理经常操纵于反应的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，先容这类光耦的特征。
TLP521的原边相称于一个发光二极管，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缩小系数，该系数随温度变更而变更，且受温度影响较大。作反操纵的光耦恰是操纵“原边电流变更将致使副边电流变更”来完成反应，是以在环境温度变更猛烈的场所，因为缩小系数的温漂比拟大，应尽量不经由进程光耦完成反应。别的，操纵这类光耦必须注重设想核心参数，使其任务在比拟宽的线性带内，不然电路对运转参数的敏感度太强，倒霉于电路的不变任务。
凡是挑选TL431连系TLP521停止反应。这时候，TL431的任务道理相称于一个外部基准为2.5V的电压偏差缩小器，以是在其1脚与3脚之间，要接弥补收集。
罕见的光耦反应第1种接法，如图1所示。图中，Vo为输入电压，Vd为芯片的供电电压。com旌旗灯号接芯片的偏差缩小器输入脚，或把PWM芯片(如UC3525)的外部电压偏差缩小器接成同相缩小器情势，com旌旗灯号则接到其对应的同相端引脚。注重左侧的地为输入电压地，右侧的地为芯片供电电压地，二者之间用光耦断绝。
图1所示接法的任务道理以下：当输入电压降落时，TL431的1脚(相称于电压偏差缩小器的反向输入端)电压回升，3脚(相称于电压偏差缩小器的输入脚)电压降落，光耦TLP521的原边电流If增大，光耦的别的一端输入电流Ic增大，电阻R4上的电压降增大，com引脚电压降落，占空比减小，输入电压减小；反之，当输入电压降落时，调理进程近似。
罕见的第2种接法，如图2所示。与第1种接法差别的是，该接法中光耦的第4脚间接接到芯片的偏差缩小器输入端，而芯片外部的电压偏差缩小器必须接成同相端电位高于反相端电位的情势，操纵运放的一种特征——当运放输入电流过大(跨越运放电流输入才能)时，运放的输入电压值将降落，输入电流越大，输入电压降落越多。是以，接纳这类接法的电路，必然要把PWM芯片的偏差缩小器的两个输入引脚接到牢固电位上，且必须是同向端电位高于反向端电位，使偏差缩小器初始输入电压为高。
跟着If的增大而减小。对一个电源体系来讲，若是环路的增益是变更的，则将能够致使不不变，以是将静态任务点设置在If过大处(从而输入特征轻易饱和)，也是不公道的。须要申明的是，Ic-If曲线是随温度变更的，可是温度变更所影响的是在某一牢固If值下的Ic值，对Ic-If比值根基无影响，曲线外形依然同图7，只是温度降落，曲线全体下移，这个特征从Ic-Ta曲线(如图8所示)中能够看出。
由图8能够看出，在If大于5mA时，Ic-Ta曲线根基上是相互平行的。
按照上述阐发，以下针对差别的典范接法，对照其特征和合用规模。本研讨以现实的断绝半桥赞助电源及反激式电源为例申明。
第1种接法中，接到电压偏差缩小器输入真个电压是外部电压经电阻R4降压以后获得，不受电压偏差缩小器电流输入才能影响，光耦的任务点拔取能够经由进程其外接电阻随便调理。
按照后面的阐发，令电流If的静态任务点值约莫为10mA，对应的光耦任务温度在0～100℃变更，值在20～15mA之间。普通PWM芯片的三角波幅值巨细不跨越3V，由此选定电阻R4的巨细为670Ω，并同时肯定TL431的3脚电压的静态任务点值为12V，那末能够选定电阻R3的值为560Ω。电阻R1与R2的值轻易拔取，这里取为27k与4.7k。电阻R5与电容C1为PI弥补，这里取为3k与10nF。
尝试中，半桥赞助电源输入负载为节制板上的各种节制芯片，加上多路输入中各路的死负载，最初的现实功率约莫为30w。现实测得的光耦4脚电压(此电压与芯片三角波比拟拟，从而决议驱动占空比)波形，如图9所示。对应的驱动旌旗灯号波形，如图10所示。
图10的驱动波形有负电压局部，是因为上、下管的驱动绕在一个驱动磁环上的原因。能够看出，驱动旌旗灯号的占空比比拟大，约莫为0.7。
对第2种接法，普通芯片外部的电压偏差缩小器，其最大电流输入才能为3mA摆布，跨越这个电流值，偏差缩小器输入的最高电压将降落。以是，该接法中，若是电源稳态占空比拟大，那末电流Ic比拟小，其值能够仅略大于3mA，对应图7，Ib为2mA摆布。由图6可知，Ib值较小时，细小的Ib变更将引发Ic猛烈变更，光耦的增益很是大，这将致使闭环收集不轻易不变。而若是电源稳态占空比比拟小，光耦的4脚电压比拟小，对应电压偏差缩小器的输入电流较大，也便是Ic比拟大(弘远于3mA)，则对应的Ib也比拟大，一样对应于图6，当Ib值较大时，对应的光耦增益比拟适中，闭环收集比拟轻易不变。
一样，对下面的半桥赞助电源电路，用接法2取代接法1，闭环不不变，用示波器察看光耦4脚电压波形，有较着的振荡。光耦的4脚输入电压(对应于UC3525的偏差缩小器输入脚电压)，波形如图11所示，可发明较着的振荡。这是因为这个半桥电源稳态占空比比拟大，按接法2则光耦增益大，体系不不变而呈现振荡。
现实上，第2种接法在反激电路中比拟罕见，这是因为反激电路普通都出于效力斟酌，电路凡是任务于断续情势，驱动占空比比拟小，对应光耦电流Ic比拟大，参考以上阐发可知，闭环环路也比拟轻易不变。
以下是别的一个尝试反激电路，任务在断续情势，现实测得其光耦4脚电压波形，如图12所示。现实测得的驱动旌旗灯号波形，如图13所示，占空比约为0.2。
是以，在光耦反应设想中，除要按照光耦的特征参数来设置其核心参数外，还应当晓得，差别占空比下对反应体例的拔取也是无限制的。反应体例1、3合用于任何占空比环境，而反应体例2、4比拟合适于在占空比比拟小的场所操纵。
开关电源产物普遍操纵于产业主动化节制、兵工装备、科研装备、LED照明、工控装备、通信装备、电力装备、仪器仪表、医疗装备、半导体制冷制热、氛围污染器，电子冰箱，液晶显现器，LED灯具，通信装备，视听产物，安防监控，LED灯带，电脑机箱，数码产物和仪器类等范畴。
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