深入了解光耦,光耦如何連接進(jìn)電路中?
光耦的使用,能夠?qū)崿F(xiàn)光電之間的轉(zhuǎn)換。所以,作為一名電子工程師,掌握光耦的相關(guān)知識(shí)是非常必要的。為增進(jìn)大家對(duì)光耦的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)光耦的機(jī)中連接方式予以介紹。如果你正在學(xué)習(xí)光耦,或者對(duì)光耦具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
在一般的隔離電源中,光耦隔離反饋是一種簡(jiǎn)單、低成本的方式。但對(duì)于光耦反饋的各種連接方式及其區(qū)別,目前尚未見(jiàn)到比較深入的研究。而且在很多場(chǎng)合下,由于對(duì)光耦的工作原理理解不夠深入,光耦接法混亂,往往導(dǎo)致電路不能正常工作。本研究將詳細(xì)分析光耦工作原理,并針對(duì)光耦反饋的幾種典型接法加以對(duì)比研究。
常用于反饋的光耦型號(hào)有TLP521、PC817等。這里以TLP521為例,介紹這類光耦的特性。TLP521的原邊相當(dāng)于一個(gè)發(fā)光二極管,原邊電流If越大,光強(qiáng)越強(qiáng),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系數(shù),該系數(shù)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(dǎo)致副邊電流變化”來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋,因此在環(huán)境溫度變化劇烈的場(chǎng)合,由于放大系數(shù)的溫漂比較大,應(yīng)盡量不通過(guò)光耦實(shí)現(xiàn)反饋。此外,使用這類光耦必須注意設(shè)計(jì)外圍參數(shù),使其工作在比較寬的線性帶內(nèi),否則電路對(duì)運(yùn)行參數(shù)的敏感度太強(qiáng),不利于電路的穩(wěn)定工作。
通常選擇TL431結(jié)合TLP521進(jìn)行反饋。這時(shí),TL431的工作原理相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
常見(jiàn)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(hào)接芯片的誤差放大器輸出腳,或者把PWM芯片(如UC3525)的內(nèi)部電壓誤差放大器接成同相放大器形式,com信號(hào)則接到其對(duì)應(yīng)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(dāng)輸出電壓升高時(shí),TL431的1腳(相當(dāng)于電壓誤差放大器的反向輸入端)電壓上升,3腳(相當(dāng)于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(dāng)輸出電壓降低時(shí),調(diào)節(jié)過(guò)程類似。
常見(jiàn)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(nèi)部的電壓誤差放大器必須接成同相端電位高于反相端電位的形式,利用運(yùn)放的一種特性——當(dāng)運(yùn)放輸出電流過(guò)大(超過(guò)運(yùn)放電流輸出能力)時(shí),運(yùn)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(gè)輸入引腳接到固定電位上,且必須是同向端電位高于反向端電位,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(dāng)輸出電壓升高時(shí),原邊電流If增大,輸出電流Ic增大,由于Ic已經(jīng)超過(guò)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(dāng)輸出電壓下降時(shí),調(diào)節(jié)過(guò)程類似。
常見(jiàn)的第3種接法,如圖3所示。與圖1基本相似,不同之處在于圖3中多了一個(gè)電阻R6,該電阻的作用是對(duì)TL431額外注入一個(gè)電流,避免TL431因注入電流過(guò)小而不能正常工作。實(shí)際上如適當(dāng)選取電阻值R3,電阻R6可以省略。調(diào)節(jié)過(guò)程基本上同圖1接法一致。
常見(jiàn)的第4種接法,如圖4所示。該接法與第2種接法類似,區(qū)別在于com端與光耦第4腳之間多接了一個(gè)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。
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