TL431與光耦組成的電壓反饋電路解析

開關電源最基本的要求是輸入電壓變化時，輸出電壓保持恒定，而與此相關的測試如電壓調整率、負載調整率等也是衡量開關電源性能的重要指標，實現輸出電壓恒定的方式是反饋，即輸出電壓的改變可以反饋至電源管理芯片FB腳（feedback），再通過調節開關管的脈寬實現輸出電壓動態平衡。

絕大多數開關電源都是使用TL431與光耦組成的反饋電路，它的優點是精度能滿足大多數場合要求，成本低，環路穩定成熟。

箭頭所指框內就是TL431與光耦組合

在分析反饋電路之前，先來了解一下TL431的工作原理，TL431內部是一個十分復雜且細致的晶體管電路，電路符號與等效電路如下：

由圖可知：TL431內部主要包括2.5V基準源、誤差放大器、三極管等。

2.5V的基準電壓接在誤差放大器的反相輸入端，參考電壓接在同相輸入端，誤差放大器的輸出端接三極管。注意這里是誤差放大器而不是比較器，所謂誤差放大器，是通過比較反饋電壓與基準電壓的差值來產生誤差電壓，進而調節晶體管的壓降。這里晶體管工作在線性區而不是飽和區.

上圖為TL431的典型接法，通過配置不同的R1 和R2 的值可以得到從2.5V 到36V 范圍內的任意電壓輸出（Vo＜Vin）， 輸出電壓公式：Vout = (R1+R2)*2.5/R2，特別地，當R1=R2 時，Vo=5V。另外，如此應用需要注意兩點，一是在選擇電阻時必須保證TL431 工作的必要條件，即通過陰極的電流要大于1 mA 。二是這個電路輸出電壓只能作為作為參考電壓，不能用作電源帶負載。

開關電源的穩壓反饋通常都使用TL431 和PC817，如輸出電壓要求不高，也可以使用穩壓二極管和PC817，下面以典型應用圖來分析動態過程。

首先明確兩個問題：①此處光耦主要起到兩個作用：反饋和隔離。

②這里應用的光耦為線性光耦（普通光電耦合器只能傳輸數字信號，不適合傳輸模擬信號。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續變化的模擬電壓或電流信號，這樣隨著輸入信號的強弱變化會產生相應的光信號，從而使光敏晶體管的導通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。

動態過程分析：

Vo輸出電壓增大→TL431參考極電壓增大→TL431陰極與陽極壓降降低、電流增大→光耦初級電流增大→光耦次級電流增大→FB腳電壓升高→電源管理芯片降低MOS管的占空比→Vo輸出電壓減小。反之亦然，如此保障輸出電壓平穩。

參數選擇：

①R1和R2配置輸出電壓，取值過小，待機功耗過大，取值過大，無法滿足TL431 參考輸入端電流要求，一般R1取值幾K，R2取值在幾K到幾十K。

②C1與R4串接于TL431控制端和輸出端，用來壓制低頻（100Hz）紋波和提高輸出調整率。

③R5的作用是對TL431額外注入一個電流，避免TL431因注入電流過小而不能正常工作，實際上如適當選取電阻值R3，電阻R5可以省略。

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