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三端并联稳压器在开关电源设计中的应用

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开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的四种 电源,开关电源一般由脉冲角度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的四种 电源办法。

开关电源一般有四种 工作模式:频率、脉冲角度固定模式,频率固定、脉冲角度可变模式,频率、脉冲角度可变模式。前四种 工作模式多用于DC/AC逆变电源,或DC/DC电压变换;后四种 工作模式多用于开关稳压电源。另外,开关电源输出电压也有四种 工作办法:直接输出电压办法、平均值输出电压办法、幅值输出电压办法。同样,前四种 工作办法多用于DC/AC逆变电源,或DC/DC电压变换;后四种 工作办法多用于开关稳压电源。

根据开关器件在电路中连接的办法,目前比较广泛使用的开关电源,大体上可分为:串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中,变压器式开关电源(上面简称变压器开关电源)还可不都可不可以 进一步分成:推挽式、半桥式、全桥式等多种;根据变压器的激励和输出电压的相位,又可不都可不可以 分成:正激式、反激式、单激式和双激式等多种;肯能从用途上来分,还可不都可不可以 分成更多种类。

在过去的普通开关电源设计中,通常采用将输出电压经过误差放大后直接反馈到输入端的模式。你你这个 电压控制的模式在你你这个 应用中都可不可以 较好地发挥作用,随着技术的发展,当今世界的电源制造业大多已采用四种 有这类拓扑形态学 的方案。此类形态学 的开关电源有以下特点:输出经过TL431(可控分流基准)反馈并将误差放大。TL431的沉流端驱动另另一个 光耦的发光每段.而趋于稳定电源高压主边的光耦感光每段得到的反馈电压.用来调整另另一个 电流模式的PWM控制器的开关时间,从而得到另另一个 稳定的直流电压输出。

一、TL431简介

TL431是可控精密稳压源。它的输出电压用另另一个 电阻就可不都可不可以 任意的设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω,在过多 过多 应用中用它代替稳压二极管,这类,数字电压表,运放电路,可调压电源,开关电源等。

TL431是四种 并联稳压集成电路。因其性能好、价格低,但是广泛应用在各种电源电路中。其封装形式与塑封三极管9013等相同,如图a所示。这类产品还有图b所示的双直插外形的。封装形式有TO-92、SOT-89、SOT-23等。

图1中电路图形符号中A为阳极,使用时前要接地。K为阴极。前要限流电阻接电源。u是输出电压uo的设定端,外接电阻分压器。等效电路如图2,主要包括4每段:

(1)误差电压放大器,其同相输入端接从电阻分压器上取得取样电压.反向输入端则接内部人员的2.500V基准电压U,并设计的Um-=U,u端常态下应为2.500V,但是,亦称基准端;

(2)内部人员2.500V(准确值为2.495V)基准电压源U;

(3)NPN型晶体管,它在电路中起到调节负载电流的作用;

(4)保护二极管,可外理因K—A间电源极性接反而损坏芯片前面提到TIA31的内部人员含高另另一个 2.5v的基准电压.过多 过多 当在REF端引入输出反馈时.器件可不都可不可以 通过从阴极到阳极很宽范围的分流.控制输出电压。

如图1所示基本接线电路。当R1和R2的阻值选用时,两者对uo的分压引入反馈。若uo增大.反馈量增大,TL431的分流也就增加.从而又愿因uo下降。显见,你你这个 角度的负反馈电路必然在u等于基准电压处稳定。

此时

选用不同的R1和R2的值可不都可不可以 得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出。特别地,当RI=R2时。Uo=5V。前要注意的是,在选用电阻时前要保证TI.A-3l工作的必要条件,及通过阴极的电流要大于lmA。

二、TL431与光电耦合器分析

在开关电源中电源反馈隔离电路由光电耦合器如PC817以及并联稳压器TL431所组成.其典型应用如图3所示。当输出电压趋于稳定波动时.经过电阻分压后得到取样电压与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较.在阴极上形成误差电压.使光耦合器件中的LED工作电流生产相应的变化.在通过光耦合器件去改变TOPSwitch控制端得电流大小,进而调节输出占空比。使uo保持不变,达到稳压目的。

反馈回路中主要元件的作用及选用:R1 R4 R5主要作用是配合TL431和光耦合器件工作。其中R1为光耦的限流电阻.R4及R5为TL431的分压电阻,提供前要工作电流以完成对TL431保护。

1)取样电阻R4 R5的选用,R5的值也有任意取的,要考虑另另一个 因素:

(1)TL431参考输入端的电流,一般此电流为2 A左右,为了外理此端电流影响分压比和外理噪音的影响.一般取流过电阻R5的电流为参考段电流的5000倍以上,过多 过多 此电阻要小于2.5W5001*A=12.5K。

(2)待机功耗的要求,如有此要求在满足(125K的请况下取最大值。

2)C6作为频率补偿之用.可不都可不可以 提高TL431的瞬态频率响应典型值为0.1uf。

3)R1为光耦的限流电阻选用

U为TIA31阴极电压最小为2.5v可承受的最大电压为37V,I为TL431最小工作电流1mA,U为光耦合导通压降为1v。

光电耦合器的限流电阻Rl可由下式求得:R1=其中为I二极管的电流,光二极管能承受的最大电流在500mA左右,TLA31为5000mA,过多 过多 当我们 取流过R1的最大电流为500mA。

4)输出电压Uo,则由TL431内部人员2.5V之参考电压求得:

总结:TL431的三端并联稳压器在你你这个 应用中都大有用处。你你这个 三端子器件既廉价,功能又很繁杂。你你这个 稳压器经过配置,可在开关电源中实现多种功能。你你这个 器件可用作基准精确度。也可作为廉价的运算放大器以进行反馈控制。

本文来自: 电子发烧友网

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