光耦的特點:具有信號單向傳輸性,從而實現(xiàn)輸入端與輸出端的電氣隔離,即:輸出信號對輸入端無影響,具有抗干擾能力強、工作特性穩(wěn)定、高可靠性、傳輸效率高等優(yōu)點,通常被應用與開關電源控制回路中。
光耦在開關電源中的典型應用原理:從輸出端采樣,獲取誤差信號,然后把信號通過轉換、隔離傳輸?shù)捷斎攵薸c的pwm控制器,通過調節(jié)pwm占空比的大小,實現(xiàn)高精度穩(wěn)壓輸出。
光耦與tl431的組合使用,構成最簡單的開關電源控制回路(反饋回路),實現(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,該采樣信號vs通過光耦二極管、tl431、電阻r1轉換為電流信號if,然后傳輸?shù)焦怦钶敵龆?,形成誤差信號vea,與pwm控制器的三角波vt進行比較,得到矩形脈沖(具有一定占空比的pwm信號vb),然后調節(jié)功率級器件的導通、截止時間,達到穩(wěn)定輸出的目的。
反饋環(huán)路的穩(wěn)定性對開關電源來說是非常重要的,如果沒有足夠的相位余量和增益余量,電源的動態(tài)特性就會變差或直接導致輸出振蕩,使產品損壞或者縮短使用壽命。
在設計開關電源控制回路時,要充分考慮反饋環(huán)路的穩(wěn)定性,使其具有負反饋特性:為了使產品能工作在最惡劣的情況時,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成一個具有2型補償?shù)姆答伃h(huán)路。tl431是開關電源次級反饋最常用的基準和誤差放大器件,其供電方式不同對它的傳遞函數(shù)有很大的影響。在研發(fā)設計階段,工程師一般都會借助環(huán)路測試儀器,調試環(huán)路的穩(wěn)定性,縮短產品的開發(fā)周期,提高產品的穩(wěn)定性、可靠性。
光耦在開關電源中的應用主要是提供初級輸入與次級輸出間的電氣隔離、與tl431組合的反饋控制環(huán)路,所以在電路設計時,必須遵循下列原則:
1、根據(jù)產品輸入、輸出間的隔離耐壓,選擇符合國內、國際相關隔離擊穿電壓標準的光耦;
2、電流傳輸比(ctr)的理想范圍是50%~200%。這是因為當ctr過小時,光耦中的led需要較大的工作電流,這會增大光耦的功耗;當ctr過大時,在電路啟動或者負載突變時,有可能影響正常輸出;
3、優(yōu)先選擇線性光耦,因為ctr值在一定的范圍內,具有較好的線性調整。