采用TL-431及光耦合器反馈情况下的增益考虑

断增加,误差放大器的输出信号更弱。但是,信号源的信号不变,通过电阻R4的电流继续由+Vout上的电压主导。

这意味着,当误差放大器增益通过0dB时,反馈回路(包括TL431和光耦合器电路)的增益会变平,固定在1或0dB上,如图4所示(虚线)。

这一问题的解决方案是,在R4和Vout之间放置滤波器,这样R4的电压源仍是稳定的电压。图5显示了这种情况下采用滤波器与串联稳压器的典型应用。

　　图5 进行额外滤波的反馈回路

　　图6 在R4与Vout之间添加滤波器的效果

　　图7 测试电路

添加滤波网络后,我们就得到了如图6所示的增益曲线,并实现了TL431所需的增益曲线。

我们建立了显示添加滤波器效果的演示电路,并进行了测试。图7显示了用于测试的电路。

我们在R9上插入信号,测量两点的电压,从而得到电路的回路增益。R9与R7的连接处是第一测试点。

根据所测量的增益不同,TLV431增益或光耦合器输出,第二点可在测量CNY17增益时连接于TLV431的阴极,或连接于CNY17光电晶体管的发射极。

图8显示了TLV431的增益和相位。图9显示了CNY17发射极的增益和相位。

如图8和图9所示,各DC增益略微不同,这是因为CNY17的CTR不是一对一的。此外,还存在180度的相位差,这对应于TLV431阴极到光电晶体管发射极极性的颠倒。

图10和图11显示了计算得出的增益和相位。实线代表计算得出的TLV431阴极增益,虚线代表计算得出的光电晶体管发射极增益。CTR经过修改,反映了计算测量得出的CTR。增益为实际值,不是dB。

我们可以看出,光耦合器发射极信号相对于TLV431阴极管电压正好存在180度的相位差。我们还可以看到,TLV431信号的强度略大于光耦合器光电晶体管发射极,这是由于CTR略小于1。最后,我们还能看出,TLV431与光耦合器在50Hz时的波形振幅小于10Hz时的情况。

增益随着频率的升高而下降。但是,根据回路响应,光耦合器的增益或强度在TLV431增益继续下降时最终会趋于稳定。根据图10所示,这种情况会在500Hz时出现。

TLV431的输出随着频率的不断增加持续下降。在5kHz时,我们几乎看不到纹波。不过,输入信号与光耦合器输出的大小基本相同。

　　图8 TLV431的增益

　　图9 CNY17的增益

　　图10 测试电路的增益

　　图11 测试电路的相位

在10kHz时,TLV431的电压几乎成一条直线,而光耦合器的输出仍反映为输入的正弦波。我们观察到上述结果,这也与本文已经讨论过的计算结果相符。

　　结语

在设计采用上述反馈类型的DC/DC转换器时,我们常常需要为给光耦合器提供电流的电压源进行滤波,这有助于消除“隐性”通道,并用TL431周边的元件控制反馈回路的增益。