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凡亿专栏 | TL431反馈线路
TL431反馈线路

        我们在电源输出端设计时,比较麻烦的就属反馈线路的设计,因为反馈线路不仅关乎到二次侧的输出,还影响到一次侧的功能,我们目前使用的比较普遍的设计方法就是采用431搭配光电耦合器来设计反馈线路,如下图所示:

        

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        上图为某款电源的输出端,该电源的交流输入电压范围为90~365V,这也是目前比较主流的宽电压输入范围,电源效率超过87.5%,我们可以从图中看出,电源的输出电压为19V,电流为3.42A。

        这款电源的输出电压是二次绕组电压通过VD5、C9、和C10进行整流滤波后获得的稳定电压,反馈线路主要由817光耦和TL431共同构成,假设输出电压升高,那么经电阻R17和R18分压后的电压也随之升高,这个电压我们称之为取样电压,这个取样电压就会与431中的带隙基准电压2.5V进行比较,然后在阴极K上形成误差电压,就比如我们的输出电压升高,那么就会导致K端的电压升高,那么光电耦合器817两端的压差就会减小,817中的LED工作电流就会减小,从而导致光电耦合器单片器开关电源的控制端电流减小,从而进而调节输出占空比,降低输出电压,从而达到稳定输出电压的作用,让输出电压Uo不变。

       上面说的是单路输出电路的反馈线路,我们现在的电源一般都是多路输出,如下图所示为多路输出电压待机电源:       

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        我们从上图可以看出,电源的输出参数为 5V/2A和 3.3V/2A,总输出功率为16.6W。

       该电源主要输出为5V,而3.3V作为辅助输出电路,电路是由R7、R4和R6组成两路取样电路,主要作用就是来检测5V和3.3V的输出电压是否正常。图中的R2的主要作用是用来设定环路直流增益。R3为431的偏置电阻,C7为控制环路的相应补偿电容,C8为软启动电容。

        以上是基本的反馈电路构造,能满足大部分的电源设计,但是电源的效率却不高,为了提升电源的效率,我们还需要将反馈线路进行进一步的完善,如下图所示:

        

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        上图电源采用交叉调节方式以改善两路输出的稳压特性,主要改变为两路输出同时给431提供反馈信号,我们可以通过调节R17、R18和R19的阻值进行反馈比例系数调节;如果其中一路输出电压因为负载改变而发生改变时,电源会进行自动平衡调节,即使在极端的条件下(5V带载,12V空载时),电源也会利用R18和VDz3来提高交叉电压调节率;这类反馈线路同样也是通过光电耦合器反馈到单片机开关电源的控制端,通过调节占空比来提供稳定的输出电压;我们可以看出图中还增加了C18这个电容,这个电容主要作用是确保电源在启动过程中输出无过冲现象,工作原理如下:刚上电时,由于C18两端的压降不能突变,使得Uka=0V,TL431不工作,随着二次侧整流滤波输出电压逐渐升高并由光耦中的LED上的电流对C18充电,让C18的电压不断升高,TL431才逐渐转为正常工作状态,使得输出电压在延迟时间内缓慢上升,最终达到稳定值。完成启动后,利用VD9将C18隔离到反馈环路之外,此时C18上的电荷可以经过R12向5V负载进行泄放。

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