【正文】 流。因此，CTR參數(shù)與晶體管的HFE有某種相似之處。普通光耦合器的CTRIF特性曲線呈非線性，在IF較小時(shí)的非線性失真尤為嚴(yán)重，因此它不適合傳輸模擬信號(hào)。線性光耦合器的CTRIF特性曲線具有良好的線性度，特別是在傳輸小信號(hào)時(shí)，其交流電流傳輸比很接近于直流電流傳輸比CTR值。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號(hào)，能使輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。使用光電耦合器主要是為了提供輸入電路和輸出電路間的隔離，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須遵循下列原則：所選用的光電耦合器件必須符合國(guó)內(nèi)和國(guó)際的有關(guān)隔離擊穿電壓的標(biāo)準(zhǔn)：在開關(guān)電源的隔離中，以及設(shè)計(jì)光耦反饋式開關(guān)電源時(shí)必須正確選擇線性光耦合器的型號(hào)及參數(shù)，必須遵循下列原則：光耦合器的電流傳輸比(CTR)的允許范圍是50%200%。這是因?yàn)楫?dāng)CTR 50%時(shí)，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF 5mA) ，才能正常控制單片開關(guān)電源IC的占空比，這會(huì)增大光耦的功耗。若CTR 200%，在啟動(dòng)電路或者當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時(shí)，有可能將單片開關(guān)電源誤觸發(fā)，影響正常輸出：若用放大器電路去驅(qū)動(dòng)光電耦合器，必須精心設(shè)計(jì)，保證它能夠補(bǔ)償耦合器的溫度不穩(wěn)定性和漂移：推薦采用線性光耦合器，其特點(diǎn)是CTR值能夠在一定范圍內(nèi)做線性調(diào)整。上述使用的光電耦合器時(shí)工作在線性方式下，在光電耦合器的輸入端加控制電壓，在輸出端會(huì)成比例地產(chǎn)生一個(gè)用于進(jìn)一步控制下一級(jí)電路的電壓，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，對(duì)電源輸出起到穩(wěn)壓的作用。 誤差控制信號(hào)的生成TL431有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它可以作為低溫度系數(shù)的可編程參考放大器使用，它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref ()到36V范圍內(nèi)的任何值，允許灌入電流從1mA到100mA。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0. 2歐。在TL431內(nèi)部是一個(gè)2. 5V的基準(zhǔn)電壓，因而它的參考端輸入電壓可由直流輸出電壓的分壓來提供，可使它呈現(xiàn)優(yōu)良的工作狀態(tài)。它具有很低的輸出噪聲和僅為50ppm/C的溫度系數(shù)。用來做參考基準(zhǔn)電源十分理想。采樣電路將得到的輸出信號(hào)和，TL431內(nèi)部的2. 5V基準(zhǔn)源進(jìn)行比較，生成誤差放大信號(hào)，此時(shí)將輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端(同相端)的電壓略微高于2. 5V時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過后面串聯(lián)的三極管電流將在1到100mA之間變化。所以TL431絕不是一個(gè)穩(wěn)壓管，而是一個(gè)真正的IC。 負(fù)反饋閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)圖34 采用TL431和光耦作反饋控制的反激電源對(duì)于圖34給出的電路，就是要確定R1，R2，R3及R4的值。設(shè)輸出電壓5V，輔助繞組整流輸出電壓為12V。該電路利用輸出電壓與TL431構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓比較，通過光電禍合器PC817二極管一三極管的電流變化去控制PWM的COMP端，從而改變PWM寬度，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。因?yàn)楸豢貙?duì)象是PWM，因此首先要搞清PWM的控制特性。圖35 PWM的線性工作區(qū)可以看出，Ip的電流應(yīng)在810uA822uA之間，PWM會(huì)線性變化，因此PC817三極管的電流Ice也應(yīng)在這個(gè)范圍變化。而Ice是受二極管電流If控制的，我們通過PC817的Ice與If的關(guān)系曲線圖36 PC817的特性曲線可以正確確定PC817二極管正向電流If。從圖3. 15可以看出，當(dāng)PC817二極管正向電流If在8mA左右時(shí)，三極管的集射電流Ice在810uA左右變化，而且集射電壓Vce可在很寬的范圍內(nèi)線性變化.(如圖37)圖37 PC817輸出電壓和電流的關(guān)系符合PWM的控制要求。因此可以確定選PC817二極管正向電流IF：為8mA。一旦光耦的正向電流確定了，那么電流限制電阻R1的阻值就可確定： (312)并聯(lián)電阻R2的目的是給TL431提供偏置電流，TL431要求至少要有1mA的工作電流，也就是光耦的二極管電流處于工作時(shí)的最小值時(shí)，也要保證TL431至少有1mA，所以粗略估計(jì)，R2=。除此以外也是功耗方面的考慮。這里取2K。R3的取值，考慮兩個(gè)因素：1)TL431參考輸入端的電流，一般為2uA左右，為了避免此端電流影響分壓比和避免噪音的影響，一般取流過電阻R3的電流為參考段電流的100倍以上。2)待機(jī)功耗的要求，如有此要求，在滿足。由于輸出電壓是5V。 本章小結(jié)本章主要工作介紹了設(shè)計(jì)中所用的控制器件，高頻變壓器、主功率管和主控芯片等。介紹了反激式電源的控制過程，吸收控制電路的設(shè)計(jì)。詳細(xì)闡述了控制信號(hào)的生成傳遞過程。第四章 隔離式LED開關(guān)電源具體實(shí)現(xiàn)電源設(shè)計(jì)要求：輸入電壓：AC 90280V額定功率：10W輸出特性：空載恒壓9V輸出，帶載100mA。由于功率較小，所以采用體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的反激拓?fù)洹９ぷ髁鞒檀笾路譃槿?，第一步低頻整流濾波，得到300V左右直流電壓。第二部通過斬波得到高頻方波電壓，并通過變壓器耦合到次級(jí)輸出端。第三部輸出整流濾波。其中方波占空比由輸出反饋控制。具體電路設(shè)計(jì)如下。 開關(guān)電源的輸入電路圖41 開關(guān)電源的輸入電路圖41為電源的輸入部分，F(xiàn)1為延時(shí)保險(xiǎn)絲，當(dāng)輸入持續(xù)過流時(shí)將斷開電路。R2為NTC，起輸入電流突波抑制作用。R1為壓敏電阻，對(duì)輸入電壓突波進(jìn)行抑制。X1為安規(guī)電容。X1給差模干擾提供一個(gè)通路，L1為共模抑制電路。D1整流橋，E1為輸入濾波電容。 吸收電路圖42 吸收電路作為反激電源，不需要磁復(fù)位。但由于變壓器的漏感，在MOS管關(guān)斷的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)較大反激能量，如果不加RCD吸收，會(huì)造成MOS管漏極電壓負(fù)擔(dān)，并且產(chǎn)生EMI噪聲。如圖42，這里C4,RH1，R11和D1共同組成RCD吸收電路，主要為了吸收初級(jí)的漏感能量，減小EMI干擾。其原理是將漏感反激能量消耗在緩沖電路中。 UC3842的供電電路圖43 UC3842的供電電路為降低功耗，UC3842的供電電路有兩條。一條是啟動(dòng)時(shí)通過R3供電，另一條是電源啟動(dòng)后輔助電源供電(D3支路)如圖43。其啟動(dòng)電流很小，所以R3的值比較大。電源正常工作的驅(qū)動(dòng)電流很大，所以為降低功耗，須要變壓器分一個(gè)繞組供電。E2起濾波儲(chǔ)能作用，E2的值比較大是因?yàn)?842的瞬態(tài)驅(qū)動(dòng)功率比較大。 輸出電路圖44輸出電路D4為整流肖特基二極管，C9的作用是濾除尖峰電流，E3,E4,L2組成濾波電路，E5為儲(chǔ)能電容。 恒壓反饋電路本設(shè)計(jì)在空載時(shí)以9V恒壓輸出。如圖45所示，TL413的陰極電壓由RH6與RH7+RX的比值決定，PC817的初級(jí)電流，當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，IF增大，使得初級(jí)電流IC增大，UC3842的COMP腳電壓降低，輸出占空比降低，從而使輸出電壓降低，當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，IF減小，初級(jí)電流減小，COMP腳電壓升高，輸出占空比增大，輸出電壓增高，所以最終使得電壓為一穩(wěn)定值輸出。 圖45 恒壓反饋電路 恒流反饋電路圖46 恒流反饋電路本設(shè)計(jì)在帶載時(shí)以恒流方式輸出，大小為100mA。實(shí)現(xiàn)方法如下，由三極管、電流取樣電阻RSENSE和光耦PC817組成恒流反饋環(huán)節(jié)。當(dāng)輸出電流變化時(shí),取樣電阻RSENSE的壓降引起三極管基極電壓的改變,使得通過光耦PC817的電流發(fā)生改變,從而達(dá)到穩(wěn)流的目。 電流采樣和驅(qū)動(dòng)R5和MOSFET中的結(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)絡(luò)，電容的充放電直接影響著開關(guān)管的開關(guān)速度。R10過小，易引起振蕩，電磁干擾也會(huì)很大；R1過大，會(huì)降低開關(guān)管的開關(guān)速度。如圖48 RS為電流采樣電阻，通過采樣電阻采樣MOS管源極電流并反饋到3842電流采樣腳，初級(jí)電流通過采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再通過R1送至PWM3腳，和誤差電壓進(jìn)行比較，得到須要的占空比。R1和C4組成濾波電路，濾除干擾信號(hào)。R4為電壓輸入前饋，可以提高控制的靈敏度。圖48電流采樣和驅(qū)動(dòng) 本章小結(jié)本章主要是實(shí)際電路設(shè)計(jì)，包括整流濾波電路，RCD緩沖電路，UC3842供電電路，輸出濾波電路，恒壓反饋電路，恒流反饋電路等。附錄37