TL431_跟PC817_的配合應用.docx

TL431_與PC817_的配合應用TL431 與PC817 的配合應用 可調式精密并聯穩(wěn)壓器TL431 TL431是由美國德州儀器(TI)和摩托羅拉公司生產的2.5,36V可調式精密并聯穩(wěn)壓器。其性能優(yōu)良，價格低廉，該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2，可廣泛用于單片精密開關電源或精密線性穩(wěn)壓電源中，在很多應用中可以用它代替齊納二極管。此外，TL431還能構成電壓比較器、電源電壓監(jiān)視器、延時電路、精密恒流源等。 TL431大多采用DIP-8或TO-92封裝形式，引腳排列分別如圖1所示。3 個引腳分別為:陰極(CATHODE)、陽極(ANODE)和參考端(REF)。圖中，A為陽極，使用時需接地;K為陰極，需經限流電阻接正電源;UREF是輸出電壓UO的設定端，外接電阻分壓器;NC為空腳。 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，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF 端電壓的微小變化，通過三極管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。 前面提到TL431 的內部含有一個2.5V 的基準電壓，所以當在REF 端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖2 所示的電路，當R1 和R2 的阻值確定時，兩者對Vo 的分壓引入反饋，若Vo 增大，反饋量增大，TL431 的分流也就增加，從而又導致Vo 下降。顯見，這個深度的負反饋電路必然在Uref等于基準電壓處穩(wěn)定，此時 Vo=(1+R1/R2)Vref。 選擇不同的R1 和R2 的值可以得到從2.5V 到36V 范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于1 mA 。 通用光電耦合器PC817 特點: 1. 電流傳輸比 CTR:IF=5mA,VCE=5V時最小值為 50% 2. 輸入和輸出之間的隔絕電壓高Viso(rms):5.0 KV 普通光電耦合器只能傳輸數字信號(開關信號)，不適合傳輸模擬信號。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號，這樣隨著輸入信號的強弱變化會產生相應的光信號，從而使光敏晶體管的導通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。 PC817光電耦合器不但可以起到反饋作用還可以起到隔離作用。其內部框圖如圖所示。 PC817的基本參數如下表: TL431 和PC817配合使用 開關電源的穩(wěn)壓反饋通常都使用TL431 和PC817，如輸出電壓要求不高，也可以使用穩(wěn)壓二極管和PC817，下面我來通過以下典型應用電路來說明TL431,PC817 的配合問題。電路圖如下: R13 的取值，R13 的值不是任意取的，要考慮兩個因素: 1)TL431 參考輸入端的電流，一般此電流為2uA 左右，為了避免此端電流影響分壓比和避免噪音的影響，一般取流過電阻R13 的電流為參考段電流的100 倍以上，所以此電阻要小于2.5V/200uA=12.5K. 2)待機功耗的要求，如有此要求，在滿足12.5K的情況下盡量取大值。 TL431 的死區(qū)電流為1mA，也就是R6 的電流接近于零時，也要保證431 有1mA，所以R3=1.2V/1mA=1.2K 即可。除此以外也是功耗方面的考慮，R17 是為了保證死區(qū)電流的大小，R17可要也可不要，當輸出電壓小于7.5v 時應該考慮必須使用，原因是這里的R17 既然是提供TL431死區(qū)電流的，那么在發(fā)光二極管導通電壓不足時才有用，如果發(fā)光二極管能夠導通，就可以提供TL431 足夠的死區(qū)電流，如果Vo 很低的時候，計算方法就改為R17=(Vo-Vk)/1mA(這里Vk=Vr-0.7=1.8v); 當Vo=3.3V 時R17 從死區(qū)電流的角度看臨界最大值R17=(3.3-1.8)/1mA=1.5k，從TL431 限流保護的角度看臨界最小值為R17=(3.3-1.8)/100mA=15。 當Vo 較高的時候，也就是Vo 大于Vk+Vd 的時候，也就是差不多7.5v 以上時，TL431 所需的死區(qū)電流可以通過發(fā)光二極管的導通提供，所以這是可以不用R17。 R6 的取值要保證高壓控制端取得所需要的電流，假設用PC817(U1-B)，其CTR=0.8-1.6,取低限0.8，要求流過光二極管的最大電流=6/0.8=7.5mA,所以R6 的值(15-2.5-1.3)/50=226 歐姆。要同時滿足這兩個條件:226R6。 有的電路設計中增加提升低頻增益電路，用一個電阻和一個電容串接于控制端和輸出端，來壓制低頻(100Hz)紋波和提高輸出調整率，即靜態(tài)誤差，牡電就是提升相位，要放在帶寬頻率的前面來增加相位裕度，具體位置要看其余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。 流過U1-A 的電流Ic 的電流應在2,6mA 之間，開關脈寬調制會線性變化，因此PC817 三極管的電流Ice 也應在這個范圍變化。而Ice 是受二極管電流If 控制的，我們通過PC817 的Vce 與If 的關系曲線(如圖3 所示)可以正確確定PC817。 從圖3 可以看出，當PC817 二極管正向電流If 在3mA 左右時，三極管的集射電流Ice 在4mA左右變化，而且集射電壓Vce 在很寬的范圍內線性變化。符合控制要求。因此可以確定選為3mA。再看TL431的要求。從TL431 的技術參數知，Vka 在2.5VPC817 二極管正向電流If ,37V 變化時，Ika 可以在從1mA 到100mA 以內很大范圍里變化，一般選20mA 即可，既可以-5mA左右就可以了。 穩(wěn)定工作，又能提供一部分死負載。因此只選3確定了上面幾個關系后，那幾個電阻的值就好確定了。根據TL431 的性能，R11、R13、Vo、Vr有固定的關系:Vo=(1+ R11/R13) Vr 式中，Vo 為輸出電壓，Vr 為參考電壓，Vr,2.50V，先取R13 值，例如R13,10k，根據Vo 的值就可以算出R11 了。 再來確定R6 和R17。由前所述，PC817 的If 取3mA，先取R6 的值為470，則其上的壓降為Vr6,If* R6,由PC817 技術手冊知，其二極管的正向壓降Vf 典型值為1.2V，則可以確定R17 上的 壓降Vr17,Vr17+Vf，又知流過R17 的電流Ir17,Ika,If，因此R17 的值可以計算出來: R17=Vr17/ Ir17= (Vr6+Vf)/( Ika,If) 根據以上計算可以知道TL431 的陰極電壓值Vka，Vka,Vo,Vr17，式中Vo取值比Vo 大0.1,0.2V 即可。 舉一個例子，Vo,15V,取R13=10k，R11,(Vo/Vr-1)R13=(12/2.5-1)*10=50K;取R6,470，If,3mA，Vr6,If* R6,0.003*470,1.41V;Vr17,V