光耦的特點(diǎn):具有信號(hào)單向傳輸性,從而實(shí)現(xiàn)輸入端與輸出端的電氣隔離,即:輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)影響,具有抗干擾能力強(qiáng)、工作特性穩(wěn)定、高可靠性、傳輸效率高等優(yōu)點(diǎn),通常被應(yīng)用與開關(guān)電源控制回路中。
光耦在開關(guān)電源中的典型應(yīng)用原理:從輸出端采樣,獲取誤差信號(hào),然后把信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換、隔離傳輸?shù)捷斎攵薸c的pwm控制器,通過(guò)調(diào)節(jié)pwm占空比的大小,實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)壓輸出。
光耦與tl431的組合使用,構(gòu)成最簡(jiǎn)單的開關(guān)電源控制回路(反饋回路),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出,如圖所示,vs為輸出電壓vo分壓后的提供給tl431誤差放大器反相端的采樣型號(hào),該采樣信號(hào)vs通過(guò)光耦二極管、tl431、電阻r1轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)if,然后傳輸?shù)焦怦钶敵龆?,形成誤差信號(hào)vea,與pwm控制器的三角波vt進(jìn)行比較,得到矩形脈沖(具有一定占空比的pwm信號(hào)vb),然后調(diào)節(jié)功率級(jí)器件的導(dǎo)通、截止時(shí)間,達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。
反饋環(huán)路的穩(wěn)定性對(duì)開關(guān)電源來(lái)說(shuō)是非常重要的,如果沒有足夠的相位余量和增益余量,電源的動(dòng)態(tài)特性就會(huì)變差或直接導(dǎo)致輸出振蕩,使產(chǎn)品損壞或者縮短使用壽命。
在設(shè)計(jì)開關(guān)電源控制回路時(shí),要充分考慮反饋環(huán)路的穩(wěn)定性,使其具有負(fù)反饋特性:為了使產(chǎn)品能工作在最惡劣的情況時(shí),仍保持穩(wěn)定,理論至少需要45°的相位余量。
圖紅框的器件要素就構(gòu)成一個(gè)具有2型補(bǔ)償?shù)姆答伃h(huán)路。tl431是開關(guān)電源次級(jí)反饋?zhàn)畛S玫幕鶞?zhǔn)和誤差放大器件,其供電方式不同對(duì)它的傳遞函數(shù)有很大的影響。在研發(fā)設(shè)計(jì)階段,工程師一般都會(huì)借助環(huán)路測(cè)試儀器,調(diào)試環(huán)路的穩(wěn)定性,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性。
光耦在開關(guān)電源中的應(yīng)用主要是提供初級(jí)輸入與次級(jí)輸出間的電氣隔離、與tl431組合的反饋控制環(huán)路,所以在電路設(shè)計(jì)時(shí),必須遵循下列原則:
1、根據(jù)產(chǎn)品輸入、輸出間的隔離耐壓,選擇符合國(guó)內(nèi)、國(guó)際相關(guān)隔離擊穿電壓標(biāo)準(zhǔn)的光耦;
2、電流傳輸比(ctr)的理想范圍是50%~200%。這是因?yàn)楫?dāng)ctr過(guò)小時(shí),光耦中的led需要較大的工作電流,這會(huì)增大光耦的功耗;當(dāng)ctr過(guò)大時(shí),在電路啟動(dòng)或者負(fù)載突變時(shí),有可能影響正常輸出;
3、優(yōu)先選擇線性光耦,因?yàn)閏tr值在一定的范圍內(nèi),具有較好的線性調(diào)整。