最详细的开关电源反馈回路设计

开关电源反馈回路设计开关电源反馈回路主要由光耦（如PC817）、电压精密可调并联稳压器（如TL431）等器件组成。要研究如何设计反馈回路，首先先要了解这两个最主要元器件的基本参数。1、光耦PC817的基本参数如下表：■垠大絶脏值（丁*2亍C）碧数符号羅定懂摘金正向电流IF50niA正向濟強电流1FM1A阪向屯馬'.'F6V功耗P70戚输出VCEO35VVECQ6'V巢曲板电菰IC50niAPC'ISOnWPtot200niW琳离电乐Viso5000VrniE工作温疲Topr-30to+100P存储遍度T^tg-55to+125r焊接温度Tsoi260c■光电特性(Ta=25iC)丁号託件戦输人IE向电压VFIF=20mA-■..21.4V正向幄值电压UtMIFM=O.5A-一3.0VIRVr=+v■-1011ACtV=0:f=lKHZ-50250pF出巣电展際电流ICEOVCE^2QV-_io7A转巷性CIRIF=5mA.Vce=^u50600%集屯极境射領泡利屯UVCEjsatyIf=20J^3,lc=1mA-0.10.2V隔錨电陨RjiGDCjD0Y40to60^oRH1011-oCfV=O>1MHZ-06L.0PF戕止频率&Vce=5V,1c=2nARl=1M<ir3d&-£0-KHZ喻感时崗上升时间tT■VCE=2弋k=2m^RlTCWQ-41SuS下隆吋问tf-51EuS

2、可调并联稳压器由TL431的等效电路图可以看到，Uref是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端(同相端)的电压非常接近Uref(2.5V)时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管VT的电流将从1至到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的。前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出,特别地，当R1=R2时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1mA。

了解了TL431和PC817的基本参数后，来看实际电路:G吕导b•.R21-''JD2-'-1&DV'Vcub1--is-了解了TL431和PC817的基本参数后，来看实际电路:G吕导b•.R21-''JD2-'-1&DV'Vcub1--is-FQB17EGND-tr..ca图3反馈回路主要关注R6、R8、R13、R14、C8这几个器件的取值。首先来看R13。R13、R14是TL431的分压电阻，首先应先确定R13的值，再根据Vo=(1+R14/R13)Vref公式来计算R14的值。确定R13.、R14取值确定R13的值考虑以下两个条件:1、TL431参考输入端的电流，一般此电流为2uA左右，为了避免此端电流影响分压比和避免噪音的影响，一般取流过电阻R13的电流为参考段电流的100倍以上，所以此电阻要小于2.5V/200uA=12.5K。2、考虑到待机功耗及瞬态响应，若取值太小，则通过的电流大，根据P=I狠公式，待机功耗大；若取值太大，则通过的电流小，反馈回路瞬态响应将受到影响。故，R13在满足条件1的情况下尽量取中间值或大于中间值。本设计为5V/1・5A适配器设计，R13取5.6K,理论上要得到5V输出，R13与R14值相等即可，但考虑适配器实际应用存在线损，故选R14值略大于R13,取6.2K。计算得：Vo=（1+6.2/5.6）*2.5=5.26V,结合使用的输出线规格及线损，在输出满载情况下，线末端能够得到5V电压。2.确定R6、R8取值由输出为5V知a点电压略高于5V，取5.3V图4为TL431内部电路图，由图中可知，K端与R端相差一个PN节（即三极管工作在饱和状态时，K端将比R端电压高0.7V（硅管）），当开关电源工作时，下图中的Q1将工作在放大模式，根据三极管的放大特性，K端电压将比R端电压至少大0.7V,根据经验，K端电压比R端电压高1・5V~1・7V，即图3中的c点电压比d点电压高1.5V~1.7V，d点电压为TL431基准电压，为2.5V，则c点电压为4V~4・2V。CQ1RepresentativeSchematicIDiagramComponentvaluesarenominal>4OkCQ1RepresentativeSchematicIDiagramComponentvaluesarenominal>4OkAnotefA.}图4由光耦参数表可知，发光二极管正向压降为0.8~1.4V（取IV,IF为3~5mA时）,这样可得b点电压为5V~5・2V由上述条件，我们已经计算出图2中a点电压为5.3V；b点电压为5~5.2V（取5.1V）；c点电压为4~4.2V（取4.1V）；d点电压为2.5V；由发光二极管参数知，IF<50mA，根据经验，IF—般取3mA。R8电阻是为TL431提供死区电流而设计的，查阅TL431参数知，要保证工作正常，TL431的Ika需大于1mA,小于100mA，一般取3~5mA。计算得R6=（5・3V-5・lV）/3~5mA=40Q~67Q。本设计取56R。R8<（1・2V/lmA）=l・2K,根据经验，一般取1K或470Q确定C8取值有的电路设计中为提升低频增益，用一个电阻和一个电容串接于TL431控制端和输出端，来压制低频（100Hz）纹波和提高输出调整率，即静态误差，目的就是提升相位，要放在带宽频率的前面来增加相位裕度，具体位置要看其余功率部分在设计带宽处的相位是多少，