确保我们的光耦合器正确偏置

在隔离电源中，光耦合器将反馈信号传递到隔离边界。光耦合器包含发光二极管 (LED) 和光电检测器。流经 LED 的电流会导致流经光电检测器的电流成比例。电流传输比 (CTR) 是从 LED 到光电检测器的电流增益，通常具有非常宽的容差。当您设计隔离反馈网络时，必须考虑光耦合器和决定大信号增益的所有其他组件的容差。忽视此任务很容易导致产品投入生产后退货。

图 1所示的隔离反馈网络原理图是最常见的实现方式。 TI 的 TL431 包含误差放大器和基准。 R3 和 R5 的电阻分压器以及 TL431 的内部参考电压设置输出电压。反馈网络通过改变脉宽调制 (PWM) 控制器反馈引脚上的电压来控制输送到电源输出的功率。当 V OUT 漂移较高时，TL431 阴极会通过光耦合器拉动更多电流，从而将反馈引脚拉低。当 V OUT 漂移较低时，TL431 阴极命令来自光耦合器的电流较小，从而允许反馈引脚浮动较高。

正确的设计必须确保该电路能够在其整个动态工作范围内驱动控制器的反馈引脚，同时考虑所有主要变量的最坏情况容差。

图 1 该电路通常在隔离电源中生成反馈信号。

第一步是确定控制器中反馈引脚的动态工作范围。所有控制器都不同，因此此任务需要对数据表进行一些调查。例如，假设您使用 UCC2897A 来控制 12V 输出有源钳位正激转换器。阅读 UCC2897A 数据表中的“详细引脚描述”会发现，反馈引脚上的 2.5V 电压会导致零占空比，而 4.5V 的反馈电压会导致最大占空比。 UCC2897A 还提供 5V 参考电压，您可以使用该参考电压通过图 1中的 R6 来偏置光耦合器的光电检测器。该基准电压的最小值为 4.75V，最大值为 5.25V。公式 1 和 2 计算通过光耦合器光电检测器所需的电流范围，假设您使用 R6 容差为 1% 的 1kΩ 电阻器：

您的电路必须能够在 0.25mA 至 2.78mA 的范围内驱动 R6 电流。通过提供电阻器 R2，TL431 的阴极能够升高到足够高的电压，从而消除光耦合器 LED 中的电流。因此，电路设计保证了最小的R6电流，而您只需要担心提供最大的R6电流。

第二步是计算光耦合器的最坏情况 CTR。部件号中带有“817”的光耦合器由众多制造商提供，并且引脚相互兼容;每个在零件号中使用不同的前缀。表 1 显示了具有不同 CTR 范围的 817 设备示例，在部件号中用单字母后缀表示。此 CTR 范围不包括温度和偏置电流的影响。图 2 和图 3中重新创建了光耦合器数据表中的图表，总结了温度和偏置电流的影响。

表 1 光耦合器具有各种 CTR 范围

假设您希望电源在 −40°C 至 85°C 的环境下运行。从图 2中，您知道需要将 85°C 时的最小 CTR 乘以大约 0.7 倍。如果您选择 817 的“A”版本，您的最低 CRT 现在可以低至 56%。将公式 1 的结果除以 0.56 即可得知，您可能需要至少 4.96mA 的 LED 电流，其中不包括偏置电流的影响。从图 3中，您可以看到 4.96mA 时的偏置电流影响可以忽略不计。

图 2光耦合器 CTR 随温度变化。

图 3 光耦合器 CTR 随偏置电流变化。

第三步也是最后一步是设置 R1 的值，以确保 TL431 在所有条件下都能充分驱动光耦合器。 TL431的最小阴极电压为2.5V，光耦LED的正向压降可高达1.0V。公式 3 计算保证调节的 R1 最大值：

在此电源中使用大于 1.7kΩ 的 R1 值可能会阻止 TL431 在 LED 中驱动足够的电流来维持调节。如果光耦合器电流不足，输出电压将持续上升，直到适量的 LED 电流通过光耦合器。这会导致输出出现过压情况，并且在较高温度下更有可能发生。