引言

開(kāi)關(guān)電源反饋回路主要由光耦（如PC817）、電壓精密可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓器（如TL431）等器件組成。要研究如何設(shè)計(jì)反饋回路，首先先要了解這兩個(gè)最主要元器件的基本參數(shù)。

一、光耦

PC817的基本參數(shù)如下表：

二、可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓器

由TL431的等效電路圖可以看到，Uref是一個(gè)內(nèi)部的2.5V 基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反相輸入端。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF 端（同相端）的電壓非常接近Uref（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(guò)，而且隨著REF 端電壓的微小變化，通過(guò)三極管VT的電流將從1 到100mA 變化。

當(dāng)然，該圖絕不是TL431 的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以不能簡(jiǎn)單地用這種組合來(lái)代替它。但如果在設(shè)計(jì)、分析應(yīng)用TL431 的電路時(shí)，這個(gè)模塊圖對(duì)開(kāi)啟思路，理解電路都是很有幫助的。

前面提到TL431 的內(nèi)部含有一個(gè)2.5V 的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)在REF 端引入輸出反饋時(shí)，器件可以通過(guò)從陰極到陽(yáng)極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖2 所示的電路，當(dāng)R1 和R2 的阻值確定時(shí)，兩者對(duì)Vo 的分壓引入反饋，若Vo 增大，反饋量增大，TL431 的分流也就增加，從而又導(dǎo)致Vo 下降。

顯見(jiàn)，這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在Uref等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定，此時(shí)Vo=(1+R1/R2)Vref。

圖2

選擇不同的R1 和R2 的值可以得到從2.5V 到36V 范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當(dāng)R1=R2 時(shí)，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時(shí)必須保證TL431 工作的必要條件，就是通過(guò)陰極的電流要大于1 mA 。

了解了TL431和PC817的基本參數(shù)后，來(lái)看實(shí)際電路：

圖3

反饋回路主要關(guān)注R6、R8、R13、R14、C8這幾個(gè)器件的取值。

首先來(lái)看R13。R13、R14是TL431的分壓電阻，首先應(yīng)先確定R13的值，再根據(jù)Vo=(1+R14/R13)Vref 公式來(lái)計(jì)算R14的值。

1.確定R13.、R14取值

確定R13的值考慮以下兩個(gè)條件：

①TL431 參考輸入端的電流，一般此電流為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(guò)電阻R13 的電流為參考段電流的100 倍以上，所以此電阻要小于2.5V/200uA=12.5K。

②考慮到待機(jī)功耗及瞬態(tài)響應(yīng)，若取值太小，則通過(guò)的電流大，根據(jù)P=I2R公式，待機(jī)功耗大；若取值太大，則通過(guò)的電流小，反饋回路瞬態(tài)響應(yīng)將受到影響。故，R13在滿足條件1的情況下盡量取中間值或大于中間值。

本設(shè)計(jì)為5V/1.5A適配器設(shè)計(jì)，R13取5.6K，理論上要得到5V輸出，R13與R14值相等即可，但考慮適配器實(shí)際應(yīng)用存在線損，故選R14值略大于R13，取6.2K。

計(jì)算得：Vo=(1+6.2/5.6)*2.5=5.26V，結(jié)合使用的輸出線規(guī)格及線損，在輸出滿載情況下，線末端能夠得到5V電壓。

2.確定R6、R8取值

由輸出為5V知a點(diǎn)電壓略高于5V，取5.3V

圖4為T(mén)L431內(nèi)部電路圖，由圖中可知，K端與R端相差一個(gè)PN節(jié)（即三極管工作在飽和狀態(tài)時(shí)，K端將比R端電壓高0.7V（硅管）），當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，下圖中的Q1將工作在放大模式，根據(jù)三極管的放大特性，K端電壓將比R端電壓至少大0.7V，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，K端電壓比R端電壓高1.5V~1.7V，即圖3中的c點(diǎn)電壓比d點(diǎn)電壓高1.5V~1.7V，d點(diǎn)電壓為T(mén)L431基準(zhǔn)電壓，為2.5V，則c點(diǎn)電壓為4V~4.2V。

圖4

由光耦參數(shù)表可知，發(fā)光二極管正向壓降為0.8~1.4V（取1V，IF為3~5mA時(shí)），這樣可得b點(diǎn)電壓為5V~5.2V

由上述條件，我們已經(jīng)計(jì)算出圖2中

a點(diǎn)電壓為5.3V；

b點(diǎn)電壓為5~5.2V（取5.1V）；

c點(diǎn)電壓為4~4.2V（取4.1V）；

d點(diǎn)電壓為2.5V；

由發(fā)光二極管參數(shù)知，IF<50mA,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，IF一般取3mA。R8電阻是為T(mén)L431提供死區(qū)電流而設(shè)計(jì)的，查閱TL431參數(shù)知，要保證工作正常，TL431的Ika需大于1mA,小于100mA，一般取3~5mA。計(jì)算得R6=(5.3V-5.1V)/3~5mA =40Ω~67Ω。本設(shè)計(jì)取56R。R8<(1.2V/1mA)=1.2K,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取1K或470Ω

3.確定C8取值

有的電路設(shè)計(jì)中為提升低頻增益，用一個(gè)電阻和一個(gè)電容串接于TL431控制端和輸出端，來(lái)壓制低頻（100Hz）紋波和提高輸出調(diào)整率，即靜態(tài)誤差，目的就是提升相位，要放在帶寬頻率的前面來(lái)增加相位裕度，具體位置要看其余功率部分在設(shè)計(jì)帶寬處的相位是多少，電阻和電容的頻率越低，其提升的相位越高，當(dāng)然最大只有90 度，但其頻率很低時(shí)低頻增益也會(huì)減低，一般放在帶寬的1/5 初，約提升相位78 度。根據(jù)計(jì)算，一般選用104電容或104電容與1K電阻串聯(lián)。（具體計(jì)算比較復(fù)雜）

以上數(shù)據(jù)僅為理論計(jì)算，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況進(jìn)行微調(diào)處理。