本研究將詳細分析光耦工作原理，並針對光耦反饋的幾種典型接法加以對比研究。1
、常見的幾種連接方式及其工作原理常用於反饋的光耦型號有TLP521、PC817等。這裏以TLP521為例，介紹這類光耦的特性。TLP521的原邊相當於一個發光二極管
，原邊電流If越大
，光強越強
，副邊三極管的電流Ic越大。副邊三極管電流Ic與原邊二極管電流If的比值稱為光耦的電流放大係數，該係數隨溫度變化而變化，且受溫度影響較大。作反饋用的光耦正是利用“原邊電流變化將導致副邊電流變化”laishixianfankui
，yincizaihuanjingwendubianhuajuliedechanghe
，youyufangdaxishudewenpiaobijiaoda，yingjinliangbutongguoguangoushixianfankui。ciwai，shiyongzheleiguangoubixuzhuyishejiwaiweicanshu
，shiqigongzuozaibijiaokuandexianxingdainei，fouzedianluduiyunxingcanshudemingandutaiqiang
，buliyudianludewendinggongzuo。tongchangxuanzeTL431結合TLP521進行反饋。這時
，TL431的工作原理相當於一個內部基準為2.5V的電壓誤差放大器

，所以在其1腳與3腳之間
，要接補償網絡。TL431是三端可編程並聯穩壓二極管開關電源中光耦的作用

 

 

 

常見的光耦反饋第1種接法，如圖1所示。圖中，Vo為輸出電壓，Vd為芯片的供電電壓。com信號接芯片的誤差放大器輸出腳，或者把PWM芯片(如UC3525)的內部電壓誤差放大器接成同相放大器形式，com信號則接到其對應的同相端引腳。注意左邊的地為輸出電壓地
，右邊的地為芯片供電電壓地，兩者之間用光耦隔離。圖1所示接法的工作原理如下：當輸出電壓升高時
，TL431的1腳(相當於電壓誤差放大器的反向輸入端)電壓上升，3腳(相當於電壓誤差放大器的輸出腳)電壓下降
，光耦TLP521的原邊電流If增大
，光耦的另一端輸出電流Ic增大
，電阻R4上的電壓降增大，com引腳電壓下降
，占空比減小，輸出電壓減小；反之，當輸出電壓降低時，調節過程類似。開關電源中光耦的作用常見的第2種接法
，如圖2所示。與第1種接法不同的是，該接法中光耦的第4腳直接接到芯片的誤差放大器輸出端
，而芯片內部的電壓誤差放大器必須接成同相端電位高於反相端電位的形式，利用運放的一種特性——當運放輸出電流過大(超過運放電流輸出能力)時，運放的輸出電壓值將下降，輸出電流越大
，輸出電壓下降越多。因此，采用這種接法的電路，一定要把PWM芯片的誤差放大器的兩個輸入引腳接到固定電位上
，且必須是同向端電位高於反向端電位，使誤差放大器初始輸出電壓為高。圖2所示接法的工作原理是：當輸出電壓升高時，原邊電流If增大，輸出電流Ic增大
，由於Ic已經超過了電壓誤差放大器的電流輸出能力，com腳電壓下降，占空比減小

，輸出電壓減小；反之
，當輸出電壓下降時
，調節過程類似。

 

 

常見的第4種接法，如圖4所示。該接法與第2種接法類似，區別在於com端與光耦第4腳之間多接了一個電阻R4，其作用與第3種接法中的R6一致
，其工作原理基本同接法2。

 

 

2
、各種接法的比較在比較之前，需要對實際的光耦TLP521的幾個特性曲線作一下分析。首先是Ic-Vce曲線，如圖5，圖6所示。開關電源中光耦的作用

 

 

由圖8可以看出，在If大於5mA時
，Ic-Ta曲線基本上是互相平行的。

 

根據上述分析
，以下針對不同的典型接法，對比其特性以及適用範圍。本研究以實際的隔離半橋輔助電源及反激式電源為例說明。第1種接法中，接到電壓誤差放大器輸出端的電壓是外部電壓經電阻R4降壓之後得到，不受電壓誤差放大器電流輸出能力影響
，光耦的工作點選取可以通過其外接電阻隨意調節。按照前麵的分析
，令電流If的靜態工作點值大約為10mA

，對應的光耦工作溫度在0～100℃變化，值在20～15mA之間。一般PWM芯片的三角波幅值大小不超過3V，由此選定電阻R4的大小為670Ω，並同時確定TL431的3腳電壓的靜態工作點值為12V
，那麼可以選定電阻R3的值為560Ω。電阻R1與R2的值容易選取，這裏取為27k與4.7k。電阻R5與電容C1為PI補償，這裏取為3k與10nF。實驗中，半橋輔助電源輸出負載為控製板上的各類控製芯片
，加上多路輸出中各路的死負載，最後的實際功率大約為30w。實際測得的光耦4腳電壓(此電壓與芯片三角波相比較
，從而決定驅動占空比)波形，如圖9所示。對應的驅動信號波形
，如圖10所示。圖10的驅動波形有負電壓部分
，是由於上、下管的驅動繞在一個驅動磁環上的緣故。可以看出，驅動信號的占空比比較大
，大約為0.7。

 

 

同樣
，對於上麵的半橋輔助電源電路，用接法2代替接法1，閉環不穩定
，用示波器觀察光耦4腳電壓波形
，有明顯的振蕩。光耦的4腳輸出電壓(對應於UC3525的誤差放大器輸出腳電壓)，波形如圖11所示，可發現明顯的振蕩。這是由於這個半橋電源穩態占空比比較大

，按接法2則光耦增益大，係統不穩定而出現振蕩。

 

 

實際上，第2種接法在反激電路中比較常見
，這是由於反激電路一般都出於效率考慮，電路通常工作於斷續模式，驅動占空比比較小，對應光耦電流Ic比較大
，參考以上分析可知，閉環環路也比較容易穩定。

 

以下是另外一個實驗反激電路
，工作在斷續模式
，實際測得其光耦4腳電壓波形，如圖12所示。實際測得的驅動信號波形

，如圖13所示，占空比約為0.2。

 

 

因(yin)此(ci)，在(zai)光(guang)耦(ou)反(fan)饋(kui)設(she)計(ji)中(zhong)
，除(chu)了(le)要(yao)根(gen)據(ju)光(guang)耦(ou)的(de)特(te)性(xing)參(can)數(shu)來(lai)設(she)置(zhi)其(qi)外(wai)圍(wei)參(can)數(shu)外(wai)
，還(hai)應(ying)該(gai)知(zhi)道(dao)，不(bu)同(tong)占(zhan)空(kong)比(bi)下(xia)對(dui)反(fan)饋(kui)方(fang)式(shi)的(de)選(xuan)取(qu)也(ye)是(shi)有(you)限(xian)製(zhi)的(de)。反(fan)饋(kui)方(fang)式(shi)1、3適用於任何占空比情況，而反饋方式2
、4比較適合於在占空比比較小的場合使用。3、結束語本研究列舉了4種zhong典dian型xing光guang耦ou反fan饋kui接jie法fa，分fen析xi了le各ge種zhong接jie法fa下xia光guang耦ou反fan饋kui的de原yuan理li以yi及ji各ge種zhong限xian製zhi因yin素su，對dui比bi了le各ge種zhong接jie法fa的de不bu同tong點dian。通tong過guo實shi際ji半ban橋qiao和he反fan激ji電dian路lu測ce試shi
，驗yan證zheng了le電dian路lu工gong作zuo的de占zhan空kong比bi對dui反fan饋kui方fang式shi選xuan取qu的de限xian製zhi。最zui後hou對dui光guang耦ou反fan饋kui進jin行xing總zong結jie，對dui今jin後hou的de光guang耦ou反fan饋kui設she計ji具ju有you一yi定ding的de參can考kao價jia值zhi。開kai關guan電dian源yuan的de光guang耦ou主zhu要yao是shi隔ge離li、tigongfankuixinhaohekaiguanzuoyong。kaiguandianyuandianluzhongguangoudedianyuanshiconggaopinbianyaqicijidianyatigongde
，dangshuchudianyadiyuwenyaguandianyashigeixinhaoguangoujietong，jiadazhankongbi，shideshuchudianyashenggao；反(fan)之(zhi)則(ze)關(guan)斷(duan)光(guang)耦(ou)減(jian)小(xiao)占(zhan)空(kong)比(bi)，使(shi)得(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di)。旦(dan)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)負(fu)載(zai)超(chao)載(zai)或(huo)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)有(you)故(gu)障(zhang)，就(jiu)沒(mei)有(you)光(guang)耦(ou)電(dian)源(yuan)提(ti)供(gong)
，光(guang)耦(ou)就(jiu)控(kong)製(zhi)著(zhe)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)不(bu)能(neng)起(qi)振(zhen)，從(cong)而(er)保(bao)護(hu)開(kai)關(guan)管(guan)不(bu)至(zhi)被(bei)擊(ji)穿(chuan)燒(shao)毀(hui)。

 

通常光耦與TL431一起使用。下麵是LED電源驅動芯片(開關電源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG03655的部分電路。兩電阻串聯取樣到431R端與內部比較器進行比較。然後根據比出的信號再控製431K端(陽極接光耦那一端)對地的電阻，然後達到控製光耦內部發光二極管的亮度。(光耦內部一邊是一發光二極管，一邊是一光敏三極管)通過發光的強度。控製另一端三極管的CE端的電阻也就是改變了led電源驅動芯片(開關電源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365檢測腳的電流（1腳：電壓反饋引腳
，通過連接光耦到地來調整占控比）。根據電流的大小，led電源驅動芯片(開關電源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365就會自動調整輸出信號的占空比，達到穩壓的目的。

 

 

TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365芯片是一款高集成度
、高性能的PWM＋MOSFET管二合一的電流型離線式開關電源控製器。適用於充電器
、電源適配器
、LED驅動電源等各類小功率的開關電源。采用DIP8封裝，無需加散熱器可輸出0～36W的功率（加散熱可以做到更大）。電路結構簡單，成本低。具有完善的保護功能，包括過壓、欠壓、過溫、過載及短路等保護。固定振蕩頻率及抖頻功能，可以降低EMI。待機功率低，在待機時進入跳周期模式，符合“能源之星”等待機功耗標準要求。

 

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