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阻隔式电源的补偿

在TL431反馈网络中组件值的效果并不明显,但如果您了解传递函数背后的基本方程,您就能快速补偿隔离式电源。

TL431反应网络中组件值的作用并不显着,但假如您了解传递函数背面的根本方程,您就能快速补偿阻隔式电源

假如您曾规划过阻隔式开关电源,那么您或许现已意识到补偿阻隔式电源比补偿非阻隔式电源更杂乱。包括TL431与光耦合器的阻隔式电源很杂乱,因为这种电源的电路中有两个反应环路。
尽管许多论文已谈及这个论题,但没有多少资源扼要阐明过您该怎么挑选电阻器和电容器值来构成补偿和总环路呼应。简略的解决之道是凭借齐纳钳位电路消除内部环路。但是,这却不用要地添加了组件数量。稍稍了解一下根本方程,在TL431周围挑选补偿值就能像补偿降压电路相同一挥而就。
图1展现了反应体系。内部反应环路是由上拉电阻器(R1)构成的。该环路一般被称为快速环路,因为输出中的任何微扰均可当即影响该途径中的光耦合器电流。外部环路是经过电阻器分压器和TL431补偿完成的回来途径。这是速度较慢的环路,因为该环路中的补偿组件会影响输出电压的呼应。
图1:这种常见的TL431电路包括两个反应途径。
首要,让咱们考虑一下简略的积分电路是什么姿态。要完成这一点,咱们只需在自己的电路中将R4设置成零欧姆。所得的传递函数和增益坐标图(从“输出电压”到“反应”)如图2所示。风趣的是,咱们有一个DC极点和一个由R3和C1构成的零点。因为内部环路的存在,零点有些反直观。频率高于这个零点时,增益只等于两个电阻器(R6和R1)的比乘以光电耦合器的电流传输比(CTR)。频率在10kHz以上时,光电耦合器带宽会发生了一个可约束增益的极点。
图2:在TL431周围集成电容器会发生一个零点
请注意,无法经过在TL431周围改动组件值把增益带出电路。这种约束在具有低输出电压的电源中(功率级增益往往很高)会成为一个问题。咱们能够改动R6和R1的比来减小增益,但这些电阻一般由光耦合器所需的电流量来决议。假如设备中增益太大,经过添加与R6并联的电容器和电阻器最简略减小增益。这就构成了一个极点 — 零点对,该极点 — 零点的频率有必要设置得远低于整个环路的穿插频率。
现在,当咱们设置R4时会发生什么?所得的增益和传递函数如图3所示。增益坐标图的整体形状是不变的,但R4的值可影响零点的方位。此外,频率高于零点频率时,R4还会影响增益。该增益按(R3 + R4)/R3这一份额添加。这就为咱们供给了向环路添加中频带增益的办法(假如需要的话)。
图3:添加一个电阻器会添加中频带增益
作为一个实践的比如,请考虑一下具有220uF输出%&&&&&%器的电流形式12V/12W反激式电路,其间设备具有最大负载时的增益和相位特色(图4)。该坐标图对应的是从反应节点到电源输出端的传递函数。在这个体系中,咱们所用光耦合器的CTR大约为1,而R1和R6均为1kΩ。因而,用算式CTR*(R6/R1)计算出的有用增益为0dB,并且在这个比如中,这些参数对补偿增益没有影响。
图4:待补偿的设备
咱们期望添加中频带增益,这样咱们就能穿过频率挨近5kHz的环路。这能够拓展咱们的带宽,还能确保穿插频率远低于极点(由光耦合器发生)频率。咱们用10Ω的电阻器作为咱们反应分频器中的R3。用(R4+R3)/R3这一比值可添加大约16dB的增益,意味着咱们应该将R4的值大约设置成50Ω。最终,当频率为60Hz时咱们要挑选C1来设置零点,以便撤销功率级的极点。运用图3中的方程,C1大约应是0.047uF。所得补偿环路如图5所示。咱们正在穿过频率为4kHz、相位裕度简直为80度的环路。当频率在20kHz以上时,您能够看到光耦合器极点在发挥奇效,开端影响增益和相位。
图5:被补偿的环路
总归,在TL431反应网络中组件值的作用并不显着。但假如您理解了传递函数背面的根本方程,您就能快速补偿阻隔式电源。经过一些实践,它能够变得像补偿简略降压电路相同垂手可得。
关于作者
Brian King是德州仪器(TI)电源组的使用工程师,也是技术骨干团队的高档成员。King仍是电气与电子工程师协会(IEEE)的会员,并具有阿肯色州大学颁发的电气工程学士学位(BSEE)和电气工程硕士学位(MSEE)。

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