开关电源中的光耦经典电路规划剖析

  导语:光耦(opticalcoupler)亦称光电阻隔器、光耦合器或光电耦合器。它是以光为前言来传输电信号的器材,一般把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。

  光耦(opticalcoupler)亦称光电阻隔器、光耦合器或光电耦合器。它是以光为前言来传输电信号的器材,一般把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光二极管宣布光线,光敏三极管承受光线之后就发生光电流,从输出端流出,以此来完成了“电—光—电”转化。典型运用电路如下图1-1所示。

  光耦的首要长处是:信号单向传输,输入端与输出端彻底完成了前端与负载彻底的电气阻隔,输出信号对输入端无影响,减小电路搅扰,简化电路规划,作业安稳,无触点,惯例运用的寿命长,传输效率高。

  光耦合器是70年代发展起来的新式器材,现已大范围的运用在电气绝缘、电平转化、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号阻隔、级间阻隔、脉冲扩大电路、数字外表、远距离信号传输、脉冲扩大、固态继电器(SSR)、仪器外表、通讯设备及微机接口中。在单片开关电源中,运用线性光耦合器可构成光耦反应电路,通过调理操控端电流来改动占空比,到达精细稳压意图。

  常用于反应的光耦类型有TLP521、PC817等。这儿以TLP521为例,介绍这类光耦的特性。图2-1所示为光耦内部结构图以及引脚图。

  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扩大系数,该系数随气温改变而改变,且受温度影响较大。作反运用的光耦正是运用“原边电流改变将导致副边电流改变”来完成反应,因而在环境和温度改变剧烈的场合,因为扩大系数的温漂比较大,应尽量不通过光耦完成反应。此外,运用这类光耦必定要留意规划外围参数,使其作业在比较宽的线性带内,不然电路对运转参数的敏感度太强,不利于电路的安稳作业。

  一般挑选TL431结合TLP521进行反应。这时,TL431的作业原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压差错扩大器(输出的电压进行差错扩大比较,然后将取样电压通过光电偶合器反应操控脉宽占空比,到达安稳电压的意图),所以在其1脚与3脚之间,要接补偿网络。

  TL431是由德州仪器出产的可控精细稳压源,什物如图2-3所示。它的输出电压用两个电阻就可以恣意的设置到从2.5V到36V范围内的任何值。该器材的典型动态阻抗为0.2Ω,在许多运用中用它替代稳压二极管,例如,数字电压表,运放电路,可调压电源,开关电源等。图2-2所示为TL431引脚摆放与运用连线图。

  常见的光耦反应第1种接法。Vo为输出电压,Vd为芯片的供电电压。com信号接芯片的差错扩大器输出脚。留意左面的地为输出电压地,右边的地为芯片供电电压地,两者之间用光耦阻隔。图2-3所示接法的作业原理如下:当输出电压升高时,TL431的1脚(相当于电压差错扩大器的反向输入端)电压上升,3脚(相当于电压差错扩大器的输出脚)电压下降,光耦TLP521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,当输出电压下降时,调理进程相似。

  高于反相端电位的方式,运用运放的一种特性—当运放输出电流过大(逾越运放电流输出才能)时,运放的输出电压值将下降,输出电流越大,输出电压下降越多。因而,选用这种接法的电路,必定要把PWM(脉冲宽度调制)芯片的差错扩大器的两个输入引脚接到固定电位上,且有必要是同向端电位高于反向端电位,使差错扩大器初始输出电压为高。

  图2-3所示接法的作业原理是:当输出电压升高时,原边电流If增大,输出电流Ic增大,因为Ic已逾越了电压差错扩大器的电流输出才能,com脚电压下降,占空比减小,输出电压减小;反之,当输出电压下降时,调理进程相似。

  开关电源的光耦首要是阻隔、供给反应信号和开关效果。开关电源电路中光耦的电源是从高频变压器次级电压供给的,当输出电压低于稳压管电压是给信号光耦接通,加大占空比,使得输出电压升高;反之则关断光耦减小占空比,使得输出电压下降。旦高频变压器次级负载超载或开关电路有毛病,就没有光耦电源供给,光耦就操控着开关电路不能起振,然后维护开关管不至被击穿焚毁。

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