TL431 和PC817在開關電源中的應用電路設計

TL431 和PC817在開關電源中的應用電路設計
　　開關電源的穩壓反饋通常都使用TL431 和PC817，如輸出電壓要求不高，也可以使用穩壓二極體和PC817，下面我來通過以下典型應用電路來說明TL431,PC817 的配合問題。電路圖如下：

　　R13 的取值，R13 的值不是任意取的，要考慮兩個因素：
　1)TL431 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，一般取流過電阻R13 的電流為參考段電流的100 倍以上，所以此電阻要小於2.5V/200uA=12.5K.
　2)待機功耗的要求，如有此要求，在滿足《12.5K的情況下盡量取大值。
　　TL431 的死區電流為1mA，也就是R6 的電流接近於零時，也要保證431 有1mA，所以R3<=1.2V/1mA=1.2K 即可。除此以外也是功耗方面的考慮，R17 是為了保證死區電流的大小，R17可要也可不要，當輸出電壓小於7.5v 時應該考慮必須使用，原因是這裡的R17 既然是提供TL431死區電流的，那麼在發光二極體導通電壓不足時才有用，如果發光二極體能夠導通，就可以提供TL431 足夠的死區電流，如果Vo 很低的時候，計算方法就改為R17=（Vo-Vk）/1mA（這裡Vk=Vr-0.7=1.8v）； 當Vo=3.3V 時R17 從死區電流的角度看臨界最大值R17=（3.3-1.8）/1mA=1.5k，從TL431 限流保護的角度看臨界最小值為R17=（3.3-1.8）/100mA=15Ω。 當Vo 較高的時候，也就是Vo 大於Vk+Vd 的時候，也就是差不多7.5v 以上時，TL431 所需的死區電流可以通過發光二極體的導通提供，所以這是可以不用R17。
　　R6 的取值要保證高壓控制端取得所需要的電流，假設用PC817（U1-B），其CTR=0.8-1.6,取低限0.8，要求流過光二極體的最大電流=6/0.8=7.5mA,所以R6 的值<=(15-2.5-1.2)/7.5=1.5K,光二極體能承受的最大電流在50mA 左右，TL431 為100mA，所以我們取流過R6 的最大電流為50mA，R6>（15-2.5-1.3)/50=226 歐姆。要同時滿足這兩個條件：226＜R6。
　　有的電路設計中增加提升低頻增益電路，用一個電阻和一個電容串接於控制端和輸出端，來壓制低頻（100Hz）紋波和提高輸出調整率，即靜態誤差，牡電就是提升相位，要放在帶寬頻率的前面來增加相位裕度，具體位置要看其餘功率部分在設計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，當然最大隻有90 度，但其頻率很低時低頻增益也會減低，一般放在帶寬的1/5 初，約提升相位78 度。
　　流過U1-A 的電流Ic 的電流應在2－6mA 之間，開關脈寬調製會線性變化，因此PC817 三極體的電流Ice 也應在這個範圍變化。而Ice 是受二極體電流If 控制的，我們通過PC817 的Vce 與If 的關係曲線(如圖3 所示)可以正確確定PC817。

　　從圖3 可以看出，當PC817 二極體正向電流If 在3mA 左右時，三極體的集射電流Ice 在4mA左右變化，而且集射電壓Vce 在很寬的範圍內線性變化。符合控制要求。因此可以確定選PC817 二極體正向電流If 為3mA。再看TL431的要求。從TL431 的技術參數知，Vka 在2.5V－37V 變化時，Ika 可以在從1mA 到100mA 以內很大範圍里變化，一般選20mA 即可，既可以穩定工作，又能提供一部分死負載。因此只選3-5mA左右就可以了。
　　確定了上面幾個關係后，那幾個電阻的值就好確定了。根據TL431 的性能，R11、R13、Vo、Vr有固定的關係：Vo=(1+ R11/R13) Vr
式中，Vo 為輸出電壓，Vr 為參考電壓，Vr＝2.50V，先取R13 值，例如R13＝10k，根據Vo 的值就可以算出R11 了。
　　再來確定R6 和R17。由前所述，PC817 的If 取3mA，先取R6 的值為470Ω，則其上的壓降為Vr6＝If* R6,由PC817 技術手冊知，其二極體的正向壓降Vf 典型值為1.2V，則可以確定R17 上的壓降Vr17＝Vr17+Vf，又知流過R17 的電流Ir17＝Ika－If，因此R17 的值可以計算出來： R17=Vr17/ Ir17= (Vr6+Vf)/( Ika－If)
　　根據以上計算可以知道TL431 的陰極電壓值Vka，Vka＝Vo’－Vr17，式中Vo’取值比Vo 大0.1－0.2V 即可。
　　舉一個例子，Vo＝15V,取R13=10k，R11＝（Vo/Vr-1）R13=(12/2.5-1)*10=50K;取R6＝470Ω，If＝3mA，Vr6＝If* R6＝0.003*470＝1.41V；Vr17＝Vr1+Vf＝1.41+1.2＝2.61V;
取Ika =20mA，Ir17＝Ika－If＝20－3＝17，R17= Vr17/ Ir17=2.61/17=153Ω;
TL431 的陰極電壓值Vka，Vka＝Vo’－Vr17=15.2-2.61=12.59V
結果：R6＝470Ω、R17＝150Ω、R11＝10KΩ、R13＝50K。