TL431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计

[align=center]TL431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计[/align]

TL431和PC817在开关电源反馈电路的设计及应用

有关精密并联稳压器TL431及通用光电耦合器PC871请参考本站相关介绍
开关电源的稳压反馈通常都使用TL431 和PC817，如输出电压要求不高，也可以使用稳压二极管和PC817，下面我来通过以下典型应用电路来说明TL431,PC817 的配合问题。电路图如下：



R13 的取值

R13 的值不是任意取的，要考虑两个因素：

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)待机功耗的要求，如有此要求，在满足《12.5K的情况下尽量取大值。

TL431 的死区电流为1mA，也就是R6 的电流接近于零时，也要保证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虑，R17 是为了保证死区电流的大小，R17可要也可不要，当输出电压小于7.5v 时应该考虑必须使用，原因是这里的R17 既然是提供TL431死区电流的，那么在发光二极管导通电压不足时才有用，如果发光二极管能够导通，就可以提供TL431 足够的死区电流，如果Vo 很低的时候，计算方法就改为R17=（Vo-Vk）/1mA（这里Vk=Vr-0.7=1.8v）； 当Vo=3.3V 时R17 从死区电流的角度看临界最大值R17=（3.3-1.8）/1mA=1.5k，从TL431 限流保护的角度看临界最小值为R17=（3.3-1.8）/100mA=15Ω。 当Vo 较高的时候，也就是Vo 大于Vk+Vd 的时候，也就是差不多7.5v 以上时，TL431 所需的死区电流可以通过发光二极管的导通提供，所以这是可以不用R17。
R6 的取值要保证高压控制端取得所需要的电流，假设用PC817（U1-B），其CTR=0.8-1.6,取低限0.8，要求流过光二极管的最大电流=6/0.8=7.5mA,所以R6 的值<=(15-2.5-1.2)/7.5=1.5K,光二极管能承受的最大电流在50mA 左右，TL431 为100mA，所以我们取流过R6 的最大电流为50mA，R6>（15-2.5-1.3)/50=226 欧姆。要同时满足这两个条件：226<R6。
有的电路设计中增加提升低频增益电路，用一个电阻和一个电容串接于控制端和输出端，来压制低频（100Hz）纹波和提高输出调整率，即静态误差，牡电就是提升相位，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，电阻和电容的频率越低，其提升的相位越高，当然最大只有90 度，但其频率很低时低频增益也会减低，一般放在带宽的1/5 初，约提升相位78 度。
流过U1-A 的电流Ic 的电流应在2－6mA 之间，开关脉宽调制会线性变化，因此PC817 三极管的电流Ice 也应在这个范围变化。而Ice 是受二极管电流If 控制的，我们通过PC817 的Vce 与If 的关系曲线(如图3 所示)可以正确确定PC817。



从图3 可以看出，当PC817 二极管正向电流If 在3mA 左右时，三极管的集射电流Ice 在4mA左右变化，而且集射电压Vce 在很宽的范围内线性变化。符合控制要求。因此可以确定选PC817 二极管正向电流If 为3mA。再看TL431的要求。从TL431 的技术参数知，Vka 在2.5V－37V 变化时，Ika 可以在从1mA 到100mA 以内很大范围里变化，一般选20mA 即可，既可以稳定工作，又能提供一部分死负载。因此只选3-5mA左右就可以了。
确定了上面几个关系后，那几个电阻的值就好确定了。根据TL431 的性能，R11、R13、Vo、Vr有固定的关系：Vo=(1+ R11/R13) Vr
式中，Vo 为输出电压，Vr 为参考电压，Vr＝2.50V，先取R13 值，例如R13＝10k，根据Vo 的值就可以算出R11 了。
再来确定R6 和R17。由前所述，PC817 的If 取3mA，先取R6 的值为470Ω，则其上的压降为Vr6＝If* R6,由PC817 技术手册知，其二极管的正向压降Vf 典型值为1.2V，则可以确定R17 上的
压降Vr17＝Vr17+Vf，又知流过R17 的电流Ir17＝Ika－If，因此R17 的值可以计算出来： R17=Vr17/ Ir17= (Vr6+Vf)/( Ika－If)
根据以上计算可以知道TL431 的阴极电压值Vka，Vka＝Vo’－Vr17，式中Vo’取值比Vo 大0.1－0.2V 即可。

举一个例子，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 的阴极电压值Vka，Vka＝Vo’－Vr17=15.2-2.61=12.59V

结果：R6＝470Ω、R17＝150Ω、R11＝10KΩ、R13＝50K。

下面是我对R17的求值，与上面的不同

又例子：VO=10V If=5mA Vf=1.4V (If 是PC817的LED最小电流，Vf为他的LED压降)

现在取R6=500

求出V_R6=500*0.005=2.5V

同时也求出V_R17 = V_R6+Vf = 2.5+1.4=3.9V

因为TL431的阴极电流最小为Ika_min=1mA ,为了不低于这个值应该Ika_min+If = 5+1 =6mA

这样R17的作用是PC817工作在LED临界关闭时提供1mA以上的电流给TL431

现在取R17=1K，那么就算LED关闭，也可以提供I_R17=V_R6/R17=3.9mA