确保你的光耦合器有适当的偏置

在孤立电源中,光耦合器将反馈信号穿过隔离边界。光耦合器包括一个发光二极管(LED)和一个光电探测器。通过LED的电流在光电探测器中形成比例电流。电流传递比(CTR)是从LED到光电探测器的电流增益,通常具有非常宽的公差。当您设计一个孤立的反馈网络时,您必须考虑光耦合器的公差和所有其他决定大信号增益的组件。忽视这个任务很容易导致你的产品投入生产后的回报。

孤立反馈网络的示意图,见 图1 ,是最常见的实施。钛的TL431包含一个误差放大器和一个引用。R3和R5的电阻分频器和TL431的内部基准设置输出电压。反馈网络通过改变脉冲宽度调制控制器反馈销上的电压来控制传输到电源输出的电源。当V时 在外面 更高的移动,tl431阴极通过光耦合器吸引更多的电流,而光耦合器将反馈销拉得更低。当V时 在外面 更低的移动,TL431阴极命令较少的电流来自光耦合器,使反馈销浮得更高。适当的设计必须确保该电路能够在考虑所有主要变量的最坏情况公差的情况下,在整个动态工作范围内驱动控制器的反馈销。

图1 该电路通常在孤立电源中产生反馈信号.

第一步是确定控制器中反馈销的动态操作范围。所有控制器都是不同的,因此这个任务需要对数据表进行一些调查。举个例子,假设您正在使用一个UCC2897A来控制一个12V输出有源的向前转换器。阅读UCC2897A数据表中的"详细销说明",可以看出,反馈销上2.5V的电压会导致零电压周期,而4.5V的反馈电压会导致最大的负荷周期。UCC2897A还提供了一个5V的参考,你可以使用它通过R6在 图1.该参考值的最小值为4.75V,最大值为5.25V。方程1和2通过光耦合光电探测器计算所需的电流范围,假设您使用的是一个1-c-K6公差为1%的电阻:

你的电路必须能够驱动R6电流超过0.25MA到2.78MA的范围。通过提供电阻R2,TL431的阴极能够提高到足够高的电压,消除了光耦合器的LED中的电流流。因此,电路设计保证最小的R6电流,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下的CTR。在零件编号中有"817"字样的光电耦合器是由许多制造商提供的,这些制造商相互兼容,每个制造商在零件编号中使用不同的前缀。 表1 展示了不同CTR范围的817个设备的例子,用一个单字母后缀表示。此CTR范围不包括温度和偏置电流的影响。光学耦合器数据表的图表 图2和图3 ,总结温度和偏置电流的影响。

表1 有各种CTR范围的光耦合器

假设你方的供应在-40℃至85℃环境中运行。来自 图2 ,你知道,在85℃时,你需要将最小的CTR乘以大约0.7%。如果你选择817的"A"版本,你的最低CRT值现在可以低到56%。将方程1除以0.56的结果告诉你,你可能需要至少4.96马的LED电流,不包括偏置电流的影响。来自 图3 ,你可以看到,在4.96MA的生物电流效应是可以忽略不计的。

图2 光耦合器CTR随温度的变化而变化。

图3 光耦合器CTR随偏置电流的变化而变化。

第三个也是最后一个步骤是设置R1的值,以确保TL431能够充分驱动光耦合器超过所有条件。TL431的最小阴极电压为2.5V,而光耦合器的LED的向前降可高达1.0V。公式3计算R1的最大值以保证调节:

在此电源中,使用大于1.7K的R1值,可能会阻止TL431在LED中驱动足够的电流来维护调节。如果光耦合器是现有的,输出电压将继续上升,直到适当数量的LED电流通过光耦合器。这导致过电压条件对输出,更有可能发生在较高的温度。

像这样的容忍性问题在设计阶段经常出现。电力供应的预产期运行可以很容易地通过所有测试,随着客户的返回,问题只会在稍后出现。在这里遵循简单的设计流程,可以为公司省钱,让客户满意。